CN102643529A - 轴承用高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴承用高分子复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。本发明克服了现有技术中轴承用高分子复合材料弹性模量低、承载能力差、不易加工的缺点，本发明制备的轴承用高分子复合材料摩擦系数小、耐磨损性能好，同时具有很好的力学性能和使用寿命。本发明的材料通过聚合物二元醇与二异氰酸酯制得预聚体，然后在预聚体中加入纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、二硫化钼、胶体石墨、碳纤维、聚四氟乙烯粉、纳米氧化锌、超高分子量聚乙烯粉，充分混合后加入扩链剂进行扩链反应，浇注，模压硫化后制得。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种轴承用高分子复合材料及其制备方法。
背景技术
轴承是机器中广泛使用的支承零件，其中应用范围最广的是滑动轴承。滑动轴承包括船用艉轴承、舵轴承、水泵轴承、水轮机轴承等。在实际应用中，对轴承材料的承压、耐磨、抗腐蚀、耐摩擦等性能有严格的要求。目前，国内使用的滑动轴承主要是加拿大的塞龙轴承，还有一些以橡胶材料为主的轴承。进口的塞龙轴承价格高；而以橡胶材料为主的弹性模量低、承载能力差，为承载轮船艉轴和螺旋桨的重量，只有将轴承长度加大，以减少单位面积承载比压，但轴承长度的增加大大加大了轴承制造技术难度和成本并影响到安装精度以及维护等后续操作。因此急需开发一种新型低摩擦，长寿命，高比压的轴承材料，以满足用户对轴承的使用安全、简易安装、便于维护的需求。中国专利CN101509519B公开了一种制作水润滑船用轴承的尼龙聚合件，以己内酰胺为主要成分，同时加入了二氧化硅和二氧化钛增强了聚合件密度、硬度和耐磨性。但是以己内酰胺为主要成分的轴承材料，其弹性模量低、承载能力差、不易加工、使用寿命不够长等缺点导致其难于替代被广泛使用的塞龙轴承。
发明内容
本发明的目的是提供一种轴承用高分子复合材料，以解决现有技术中存在的上述问题，用本发明制备的高分子复合材料大大降低了材料的摩擦系数，提高了材料的耐磨损性能、力学性能和使用寿命，克服了现有技术中轴承用高分子复合材料弹性模量低、承载能力差、不易加工的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种上述高分子复合材料的制备方法。
本发明的轴承用高分子复合材料，包括以下重量份的组成：
预聚体 100份；
扩链剂 4～41份；
二硫化钼 4～20份；
聚四氟乙烯粉 0.2～0.8份；
胶体石墨 1～5份；
碳纤维粉 0.2～0.9份；
纳米碳酸钙 0.1～0.5份；
纳米二氧化钛 0.2～0.6份；
纳米氧化锌 2～6份；
玻璃纤维 0.2～0.8份；
超高分子量聚乙烯粉 5～40份；
碳化二亚胺 3～15份；
碳纳米管 0.5～1.5份。
在上述的轴承用高分子复合材料的组成中，所述的扩链剂优选5.3～32份。
在上述的轴承用高分子复合材料的组成中，所述的二硫化钼粒径为0.5～2μm，纳米碳酸钙粒径为40～100nm，纳米二氧化钛粒径为50～300nm，玻璃纤维长径比为3～40。
在上述的轴承用高分子复合材料的组成中，所述的超高分子量聚乙烯粉的数均分子量为3000000～10000000，粒径为20～200μm。
在上述的轴承用高分子复合材料的组成中，所述的预聚体为二异氰酸酯与聚合物二元醇反应制得，其中预聚体中包含5～10％的二异氰酸酯(重量百分比)，优选7～8％的二异氰酸酯(重量百分比)。
在上述的轴承用高分子复合材料的组成中，所述的二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯，如：异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-4，4`-二异氰酸酯(MDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)或六甲撑二异氰酸酯(HDI)等，优选对苯二异氰酸酯(PPDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)。
在上述的轴承用高分子复合材料的组成中，所述的扩链剂包括单纯型和交联型，有3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、1，4-丁二醇(BDO)、对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)、甘油、三羟甲基丙烷(TMP)、1，3-丁二醇或3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)，优选1，4-丁二醇(BDO)。
在上述的轴承用高分子复合材料的组成中，所述的聚合物二元醇可以为聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇或聚氧化四亚甲基二醇，优选的是聚四氢呋喃二醇，聚四氢呋喃二醇；所述的聚合物二元醇的数均分子量为800～10000，优选分子量为1000～5000。
制备本发明的轴承用高分子复合材料的方法依次由以下步骤组成：
(a)在反应器中加入聚合物二元醇，在80～200℃条件下，真空脱水1～8小时；在氮气保护下，将反应体系温度降至80～130℃，加入二异氰酸酯，反应5～240min后即可制得预聚体；
(b)预聚体在80～200℃加热搅拌条件下，将纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、二硫化钼、胶体石墨、碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯粉、纳米氧化锌、超高分子量聚乙烯粉、碳化二亚胺、碳纳米管按比例加入其中，充分混合后加入扩链剂进行扩链反应1～30min，70～170℃模压硫化5～150min，脱模，70～150℃后硫化4～40h后得到产品。
有益效果
本发明克服了现有技术中轴承用高分子复合材料弹性模量低、承载能力差、不易加工的缺点；本发明将无机纳米粒子及自润滑组分(二硫化钼、超高分子量聚乙烯粉等)引入到反应体系中，降低了复合材料的摩擦系数，同时提高了复合材料的耐磨损性能，材料的摩擦系数为0.002～0.15；本发明将碳纳米管引入到反应体系中，使制得的材料在高承载能力的同时依然保持了很好的断裂伸长率、拉伸强度等力学性能，材料的拉伸强度为32～36Mpa，断裂伸长率为350～550％(GB/T 1701-2001)，硬度为55～75D(GB/T 2411-2008)；本发明利用内生热小的1，5-萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)等单体制备聚氨酯弹性体，结合体系中的耐高温填料，大大增加了复合材料的耐热性能，提高了轴承制品的使用寿命，材料的使用寿命大于10年(GB/T 20028-2005)。
附图说明
图1为实施例1的水润滑轴承摩擦系数-转数关系曲线对比图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，列举如下的实施例，但其对本发明的范围无任何限制。
实施例1
预聚体的合成
在反应器中，加入聚四氢呋喃二醇(数均分子量2000)2000g，130℃真空脱水2小时后，在氮气存在下，体系降温至80℃，加入对苯二异氰酸酯粉末550g，搅拌反应2小时后即得预聚体P，预聚体P中二异氰酸酯的重量百分比为8％。
在装有100g预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼4g，胶体石墨5g，聚四氟乙烯粉0.2g，碳纤维0.2g，纳米碳酸钙0.5g，纳米氧化锌2g，超高分子量聚乙烯粉6g，碳纳米管0.5g，纳米二氧化钛0.6g，碳化二亚胺5g，短切玻璃纤维0.2g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q1。
强力搅拌下，在混合体系Q1中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。
经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为410％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T 2411-2008)。
图1为实施例1的水润滑轴承摩擦系数-转数关系曲线对比图。测试仪器为济南益华摩擦学测试技术有限公司生产的MRH-3型高速环块摩损试验机，加载压力100N，环块尺寸为12.3×19×12.4mm。曲线a，b分别为加拿大塞龙compac样品与本实施例样品在相同条件下测试的转速-摩擦系数曲线。由图可见，由本发明所述方法制备的轴承用纳米复合材料的水润滑摩擦系数明显低于加拿大塞龙compact材料。
实施例2
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼10g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺15g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q2。
强力搅拌下，在混合体系Q2中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为36Mpa，断裂伸长率为400％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例3
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼15g，胶体石墨2g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉4g，碳纳米管1.0g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺12g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q3。
强力搅拌下，在混合体系Q3中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为32Mpa，断裂伸长率为450％(GB/T 1701-2001)；硬度为68D(GB/T2411-2008)。
实施例4
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼12g，胶体石墨3g，聚四氟乙烯粉0.4g，碳纤维0.6g，纳米碳酸钙0.2g，纳米氧化锌3g，超高分子量聚乙烯粉5g，碳纳米管1.2g，纳米二氧化钛0.3g，碳化二亚胺13g，短切玻璃纤维0.6g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q4。
强力搅拌下，在混合体系Q4中迅速加入扩链剂1，4丁二醇8.5g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为34Mpa，断裂伸长率为440％(GB/T 1701-2001)；硬度为70D(GB/T2411-2008)。
实施例5
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼9g，胶体石墨2g，聚四氟乙烯粉0.7g，碳纤维0.8g，纳米碳酸钙0.4g，纳米氧化锌5g，超高分子量聚乙烯粉4g，碳纳米管1.3g，纳米二氧化钛0.4g，碳化二亚胺12g，短切玻璃纤维0.7g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q5。
强力搅拌下，在混合体系Q5中迅速加入扩链剂1，4丁二醇9.0g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为33Mpa，断裂伸长率为395％(GB/T 1701-2001)；硬度为69D(GB/T2411-2008)。
实施例6
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼10g，胶体石墨4g，聚四氟乙烯粉0.6g，碳纤维0.7g，纳米碳酸钙0.2g，纳米氧化锌3g，超高分子量聚乙烯粉3g，碳纳米管0.8g，纳米二氧化钛0.3g，碳化二亚胺13g，短切玻璃纤维0.7g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q6。
强力搅拌下，在混合体系Q6中迅速加入扩链剂1，4丁二醇8.8g，1分钟内注入115℃模具中，115℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率为386％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例7
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼17g，胶体石墨3g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.2g，纳米碳酸钙0.3g，纳米氧化锌4g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.7g，纳米二氧化钛0.4g，碳化二亚胺14g，短切玻璃纤维0.4g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q7。
强力搅拌下，在混合体系Q7中迅速加入扩链剂1，4丁二醇9.2g，1分钟内注入120℃模具中，120℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为36Mpa，断裂伸长率为406％(GB/T 1701-2001)；硬度为67D(GB/T2411-2008)。
实施例8
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼18g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.3g，碳纤维0.5g，纳米碳酸钙0.2g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉5g，碳纳米管0.9g，纳米二氧化钛0.5g，碳化二亚胺8g，短切玻璃纤维0.3g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q8。
强力搅拌下，在混合体系Q8中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为32Mpa，断裂伸长率为400％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例9
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼15g，胶体石墨5g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.6g，纳米碳酸钙0.4g，纳米氧化锌5g，超高分子量聚乙烯粉6g，碳纳米管1.1g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺10g，短切玻璃纤维0.5g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q9。
强力搅拌下，在混合体系Q9中迅速加入扩链剂1，4丁二醇8.6g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为443％(GB/T 1701-2001)；硬度为69D(GB/T2411-2008)。
实施例10
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼10g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.4g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺10g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q10。
强力搅拌下，在混合体系Q10中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.7g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为33Mpa，断裂伸长率为462％(GB/T 1701-2001)；硬度为70D(GB/T2411-2008)。
实施例11
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼11g，胶体石墨2g，聚四氟乙烯粉0.6g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.5g，纳米氧化锌4g，超高分子量聚乙烯粉4g，碳纳米管1.2g，纳米二氧化钛0.4g，碳化二亚胺9g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q11。
强力搅拌下，在混合体系Q11中迅速加入扩链剂1，4丁二醇9.5g，1分钟内注入115℃模具中，115℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为420％(GB/T 1701-2001)；硬度为71D(GB/T2411-2008)。
实施例12
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼16g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺8g，短切玻璃纤维0.7g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q12。
强力搅拌下，在混合体系Q12中迅速加入扩链剂1，4丁二醇9.1g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为378％(GB/T 1701-2001)；硬度为74D(GB/T2411-2008)。
实施例13
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼13g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.3g，碳纤维0.8g，纳米碳酸钙0.4g，纳米氧化锌3g，超高分子量聚乙烯粉3g，碳纳米管1.3g，纳米二氧化钛0.3g，碳化二亚胺13g，短切玻璃纤维0.7g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q13。
强力搅拌下，在混合体系Q13中迅速加入扩链剂1，4丁二醇8.0g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率为411％(GB/T 1701-2001)；硬度为71D(GB/T2411-2008)。
实施例14
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼14g，胶体石墨4g，聚四氟乙烯粉0.6g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺11g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q14。
强力搅拌下，在混合体系Q14中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为31Mpa，断裂伸长率为456％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例15
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼8g，胶体石墨3g，聚四氟乙烯粉0.7g，碳纤维0.8g，纳米碳酸钙0.2g，纳米氧化锌5g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺6g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q15。
强力搅拌下，在混合体系Q15中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为450％(GB/T 1701-2001)；硬度为66D(GB/T2411-2008)。
实施例16
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼12g，胶体石墨2g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.4g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺9g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q16。
强力搅拌下，在混合体系Q16中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为36Mpa，断裂伸长率为416％(GB/T 1701-2001)；硬度为67D(GB/T2411-2008)。
实施例17
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼18g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.9g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺8g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q17。
强力搅拌下，在混合体系Q17中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为38Mpa，断裂伸长率为367％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例18
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼9g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺14g，短切玻璃纤维0.7g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q18。
强力搅拌下，在混合体系Q18中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率为400％(GB/T 1701-2001)；硬度为70D(GB/T2411-2008)。
实施例19
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼6g，胶体石墨4g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌4g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.1g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺12g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q19。
强力搅拌下，在混合体系Q19中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为36Mpa，断裂伸长率为415％(GB/T 1701-2001)；硬度为70D(GB/T2411-2008)。
实施例20
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼9g，胶体石墨2g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.8g，纳米二氧化钛0.4g，碳化二亚胺6g，短切玻璃纤维0.6g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q20。
强力搅拌下，在混合体系Q20中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入120℃模具中，120℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为410％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例21
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼17g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌5g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.7g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺5g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q21。
强力搅拌下，在混合体系Q21中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为410％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例22
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼19g，胶体石墨5g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉6g，碳纳米管1.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺8g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q22。
强力搅拌下，在混合体系Q22中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为32Mpa，断裂伸长率为440％(GB/T 1701-2001)；硬度为70D(GB/T2411-2008)。
实施例23
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼20g，胶体石墨3g，聚四氟乙烯粉0.7g，碳纤维0.6g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺10g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q23。
强力搅拌下，在混合体系Q23中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为420％(GB/T 1701-2001)；硬度为69D(GB/T2411-2008)。
实施例24
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼17g，胶体石墨5g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.4g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺11g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q24。
强力搅拌下，在混合体系Q24中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入120℃模具中，120℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为34Mpa，断裂伸长率为425％(GB/T 1701-2001)；硬度为71D(GB/T2411-2008)。
实施例25
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼6g，胶体石墨4g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.8g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺14g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q25。
强力搅拌下，在混合体系Q25中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为33Mpa，断裂伸长率为420％(GB/T 1701-2001)；硬度为70D(GB/T2411-2008)。
实施例26
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼8g，胶体石墨3g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.6g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉5g，碳纳米管1.2g，纳米二氧化钛0.4g，碳化二亚胺13g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q26。
强力搅拌下，在混合体系Q26中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为32Mpa，断裂伸长率为435％(GB/T 1701-2001)；硬度为71D(GB/T2411-2008)。
实施例27
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼11g，胶体石墨4g，聚四氟乙烯粉0.7g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.2g，纳米二氧化钛0.3g，碳化二亚胺7g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q27。
强力搅拌下，在混合体系Q27中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为400％(GB/T 1701-2001)；硬度为73D(GB/T2411-2008)。
实施例28
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼19g，胶体石墨5g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌5g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管1.5g，纳米二氧化钛0.5g，碳化二亚胺4g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q28。
强力搅拌下，在混合体系Q28中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为415％(GB/T 1701-2001)；硬度为70D(GB/T2411-2008)。
实施例29
在装有100g实施例1所合成的预聚体P的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼6g，胶体石墨4g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌5g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.8g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺5g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q29。
强力搅拌下，在混合体系Q29中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入120℃模具中，120℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为400％(GB/T 1701-2001)；硬度为68D(GB/T2411-2008)。
实施例30
预聚体的合成
在反应器中，加入聚四氢呋喃二醇(数均分子量2000)2000g，130℃真空脱水2小时后，在氮气存在下，体系降温至120℃，加入1，5萘二异氰酸酯粉末445g，搅拌反应15min后即得预聚体M，预聚体M中二异氰酸酯的重量百分比为7.8％。
在装有100g预聚体M的反应器中，在90℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼15g，胶体石墨4g，聚四氟乙烯粉0.6g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.3g，纳米氧化锌6g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺7g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q31。
强力搅拌下，在混合体系Q31中迅速加入扩链剂1，4丁二醇8.8g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。
经测试：材料的拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率为405％(GB/T 1701-2001)；硬度为73D(GB/T 2411-2008)。
实施例31
在装有100g实施例30所合成的预聚体M的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼20g，胶体石墨1g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌2g，超高分子量聚乙烯粉2g，碳纳米管0.5g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺8g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q32。
强力搅拌下，在混合体系Q32中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.2g，1分钟内注入110℃模具中，110℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为36Mpa，断裂伸长率为412％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
实施例32
在装有100g实施例30所合成的预聚体M的反应器中，在80℃搅拌条件下分别加入干燥的二硫化钼8g，胶体石墨3g，聚四氟乙烯粉0.8g，碳纤维0.9g，纳米碳酸钙0.1g，纳米氧化锌5g，超高分子量聚乙烯粉5g，碳纳米管0.7g，纳米二氧化钛0.2g，碳化二亚胺9g，短切玻璃纤维0.8g，充分搅拌50min，抽真空20min后，得混合体系Q33。
强力搅拌下，在混合体系Q33中迅速加入扩链剂1，4丁二醇7.8g，1分钟内注入120℃模具中，120℃，15Mpa压力下，加压硫化20min，脱模，110℃烘箱后硫化16小时，得到水润滑轴承用复合材料制品。经测试：材料的拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率为415％(GB/T 1701-2001)；硬度为72D(GB/T2411-2008)。
Claims (9)
1.一种轴承用高分子复合材料，包括以下重量份的组成：
预聚体 100份；
扩链剂 4～41份；
二硫化钼 4～20份；
聚四氟乙烯粉 0.2～0.8份；
胶体石墨 1～5份；
碳纤维 0.2～0.9份；
纳米碳酸钙 0.1～0.5份；
纳米二氧化钛 0.2～0.6份；
纳米氧化锌 2～6份；
玻璃纤维 0.2～0.8份；
超高分子量聚乙烯粉 5～40份；
碳化二亚胺 3～15份；
碳纳米管 0.5～1.5份；
所述的预聚体为二异氰酸酯与聚合物二元醇反应制得。
2.根据权利要求1所述的一种轴承用高分子复合材料，其特征在于，所述的预聚体中包含重量百分比为5～10％的二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种轴承用高分子复合材料，其特征在于，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷-4，4`-二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯或六甲基二异氰酸酯。
4.根据权利要求3所述的一种轴承用高分子复合材料，其特征在于，所述的二异氰酸酯为1，5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种轴承用高分子复合材料，其特征在于，所述的聚合物二元醇为聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇，聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇或聚氧化四亚甲基二醇。
6.根据权利要求5所述的一种轴承用高分子复合材料，其特征在于，所述的聚合物二元醇的数均分子量为800～10000。
7.根据权利要求1所述的一种轴承用高分子复合材料，其特征在于，所述的扩链剂为3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷、1，4-丁二醇、对苯二酚二羟乙基醚、甘油、三羟甲基丙烷、1，3-丁二醇或3，5-二甲硫基甲苯二胺。
8.根据权利要求1所述的一种轴承用高分子复合材料，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯粉的数均分子量为3000000～10000000，粒径为20～200μm。
9.一种权利要求1所述的轴承用高分子复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括由以下步骤组成：
(a)在反应器中加入聚合物二元醇，在80～200℃条件下，真空脱水1～8小时；在氮气保护下，将反应体系温度降至80～130℃，加入二异氰酸酯，反应5～240min后即可制得预聚体；
(b)预聚体在80～200℃加热搅拌条件下，将纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、二硫化钼、胶体石墨、碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯粉、纳米氧化锌、超高分子量聚乙烯粉、碳化二亚胺、碳纳米管按比例加入其中，充分混合后加入扩链剂进行扩链反应1～30min，70～170℃模压硫化5～150min，脱模，70～150℃后硫化4～40h后得到产品。
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