CN105254857A - 一种组合物、无油润滑工程机械滑块及应用 - Google Patents
一种组合物、无油润滑工程机械滑块及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于生产无油润滑工程机械滑块的组合物，包括：酰胺单体、耐磨剂、增韧剂、催化剂和活化剂，其中，所述耐磨剂选自PTFE微粉、油脂、石墨烯、三聚氰胺尿素络合物和有机硅酮粉中的一种或其混合物。利用本发明中的组合物制得的无油润滑工程机械滑块，在保证材料的力学性能的基础上，大幅度提高了耐磨性，具有宽广的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种用于制备无油润滑工程机械模块的组合物。本发明还涉及上述组合物制备的无油润滑工程机械模块。
背景技术
在工程机械行业中，铸型尼龙滑块应用广泛，但普通尼龙往往很难满足某些特殊的技术要求，在负荷较大时，其尺寸稳定性、耐磨性欠佳。随着工程机械行业的发展，对设备轻量化的要求越来越高，铸型尼龙在工程机械行业的应用范围也越来越广泛。铸型尼龙材料具有较高的机械强度和韧性，同时具有质量轻、摩擦系数低等优点，现已广泛应用于工程机械、矿山机械、汽车、运输等领域。
然而，铸型尼龙在干摩擦时，许用载荷和滑动速度小，在高负荷或高速运转的情况下，仍需提供润滑来获得低而稳定的摩擦系数和更好的耐磨性能。对铸型尼龙改性的一个重要方向就是进一步优化其摩擦磨损性能，使其应用范围更广，使用寿命更长。目前，由于铸型尼龙材料的耐磨性能不够，还不能达到无油润滑的要求，需对其耐磨性进行进一步的改善。
无油润滑滑块与传统的需润滑滑块相比具有明显的优势。无油润滑块可在使用时不用添加润滑油，可以大幅度降低安装成本；无油化可以使设计、结构等简化，无需废油回收处理，有利于环境。
其中，无油润滑工程机械滑块属于高负荷的滑动干摩擦，对材料的耐磨性要求较高，在改善其耐磨性的同时，也要保证滑块的整体机械强度和韧性。引入耐磨剂是改善其耐磨性的好方法。现有的技术主要是铸型尼龙成型前在反应料中添加具有良好润滑性的耐磨剂，以改善其耐磨性。已公开的用于铸型尼龙的耐磨剂包括石墨烯、纳米氮化硅、玻璃纤维、玻璃微珠等，均不同程度的改善铸型尼龙的耐磨性。
但是作为分散相的无机耐磨剂被分割在基体树脂的连续相中，在受力截面上基体树脂的面积小于纯的基体树脂材料，因此，填充体系的拉伸强度普遍下降；当分散相填料为刚性粒子时，由于不能在受力时变形、也不能终止裂纹或产生银纹吸收冲击能，往往会导致填充体系的韧性下降。耐磨剂加入量越大，对材料整体机械强度和韧性的影响越大。因此，需开发出新的耐磨剂和新的铸型尼龙配方，在提高铸型尼龙耐磨性的同时，使材料机械强度和韧性不下降，使其满足无油润滑工程机械滑块的要求。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了一种用于生产无油润滑工程机械滑块的组合物，利用本发明中的组合物制得的无油润滑工程机械滑块，在保证材料的力学性能的基础上，大幅度提高了耐磨性，具有宽广的应用前景。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于生产无油润滑工程机械滑块的组合物，包括：酰胺单体、耐磨剂、催化剂和活化剂，其中，所述耐磨剂为PTFE微粉、油脂、石墨烯、三聚氰胺尿素络合物和有机硅酮粉中的一种或其混合物。
根据本发明提供的耐磨剂，其与最终产品中的基体树脂相容性高，在提高耐磨性的同时，不会降低材料的机械性能。
根据本发明所述组合物的一个优选实施例，所述PTFE微粉，如MP1200微粉、MP1000微粉、M111微粉、M112微粉、L-5微粉等；所述微粉的粒径为1～15微米。所述油脂指矿物油，如32#抗磨液压油、150BS矿物基础油、150SN矿物基础油等。所述有机硅酮粉如K6105、FY-F4500、GT-3850、HY-100A等。
根据本发明所述的组合物的一个优选实施例，酰胺单体为100重量份，耐磨剂为0.1-20重量份，催化剂为0.01-10重量份，以及活化剂为0.01-10重量份。优选地，所述组合物中，酰胺单体为100重量份，耐磨剂为0.5-10重量份，催化剂为0.08-4重量份，以及活化剂为0.2-1.0重量份。更优选地，所述组合物中，酰胺单体为100重量份，耐磨剂为0.5-6重量份，催化剂为0.08-0.20重量份，以及活化剂为0.35-0.9重量份。在上述配比范围内，有利于生产具有优良综合性能的无油润滑机械工程模块。
根据本发明所述组合物的另外一个实施例，所述组合物进一步包含增韧剂。所述增韧剂可以选自多元胺、多元醇。所述增韧剂如芳烃聚酯多元醇、聚醚多元醇加入的增韧剂有利于更进一步地提高材料的韧性。在所述组合物中，以酰胺单体为100重量份计，增韧剂为0.1-20重量份，优选为1-10重量份，更优选为0.1-3重量份，
根据本发明所述组合物的另外一个实施例，所述酰胺单体为领域内常用的酰胺单体，如可以选自己内酰胺和十二内酰胺。所述催化剂为本领域内常用的催化剂，如可选自甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾和己内酰胺盐。所述活化剂为本领域内常用的活化剂，如异氰酸酯类化合物，选自异氰酸酯、羧酸酯、磺酸酯和酰基内酰胺。
根据本发明提供的组合物，为一种优良的生产无油润滑工程机械模块的基础配方，能够生产得到具有良好机械性能、韧性以及提高了的耐磨性的所述模块。
根据本发明的另外一个方面，还提供了一种制备无油润滑工程机械滑块的方法，通过包括将上述的组合物进行反应，得到所述无油润滑工程机械滑块。
根据本发明，所述的组合物采用特殊耐磨剂和增韧剂，有利于得到综合性能优良的所述模块，其机械性能和韧性得到保留，且提高了耐磨性。
根据本发明的一个具体实施例，所述反应的具体步骤包括：
1)将酰胺单体分成两部分：第一酰胺单体和第二酰胺单体；
2)将第一酰胺单体、耐磨剂以及增韧剂先混合，加热融化，脱水后加入催化剂，然后再脱水，得到混合物料A；
3)将第二酰胺单体熔融，脱水后加入活化剂，得到混合物料B；
4)将所述混合物料A与混合物料B进行浇注，聚合后得到毛坯，经后处理后，得到所述无油润滑工程机械滑块。
其中，优选所述第一酰胺单体与第二酰胺单体的摩尔比例为1:(10-1)。在一个具体的实施例中，所述聚合的温度140-180℃。所述聚合可在模具中进行，可通过控制模具的温度来控制聚合的温度。聚合前的物料的温度110-140℃。通过控制聚合前的物料的温度能够使得脱水工序进行的比较充分，混合比较均匀。同时，通过控制聚合前的物料的温度与聚合的温度的配合，使得聚合反应更快更容易进行，有利于得到高性能的滑块。
根据本发明所述滑块的另一个具体实施例，所述反应的具体步骤包括：
1)将酰胺单体、耐磨剂以及增韧剂混合，加热熔化，脱水后加入催化剂，再进行后脱水，得到混合物料；
2)将活化剂加入混合物料中，迅速混合，然后浇注，聚合后得到毛坯，经后处理后，得到所述无油润滑工程机械滑块。
在一个具体的实施例中，所述聚合的温度140-180℃。所述聚合可在模具中进行，可通过控制模具的温度来控制聚合的温度。聚合前的物料的温度110-140℃。通过控制聚合前的物料的温度能够使得脱水工序进行的比较充分，混合比较均匀。同时，通过控制聚合前的物料的温度与聚合的温度的配合，使得聚合反应更快更容易进行，有利于得到高性能的滑块。
根据本发明提供的无油润滑机械模块，由于包含了特殊的耐磨剂和增韧剂，不但提供的了耐磨性，还保留材料的机械强度和韧性。同时，其生产方法简单、成本低。
根据本发明的另外一个方面，还提供了上述组合物或上述无油润滑工程机械滑块在工程机械领域中的应用。
根据本发明的组合物制备的无油润滑工程机械模块，能够在保证机械强度和韧性的基础上，大大提高材料的耐磨性，进而能够在工程机械领域得到广泛的应用。比如，根据本发明的组合物制备的无油润滑工程机械模块，能够解决起重机运行时抖动的现象，有利于无油润滑工程机械模块在工程机械市场上的推广利用。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。
测试方法：
耐磨性：通过摩擦试验机测试摩察系数和磨损量(GB/T3960-1983)；
机械强度：通过万能电子力学试验机，测试以下性能：
拉伸强度、断裂拉伸应变(GB/T1040)
弯曲强度(GB/T9341)
25％形变压缩应力(GB/T1041)；
冲击强度：通过摆锤冲击仪测试其简支梁缺口冲击强度(ISO179)；
邵D硬度：通过橡塑硬度仪测试其邵D硬度(GB/T2411)；
热变形温度Tff,1.81MPa：通过热变形维卡温度测定仪，测试其热变形温度(GB/T1634)。
如图1中，将第一酰胺单体、耐磨剂、增韧剂，通过加热进行熔融，脱水后加入催化剂，得到混合物料A。将第二酰胺单体进行熔融，然后脱水，加入活化剂，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，机械加工后，得到所述模块。
以下实施例和对比例中，聚合的温度为150～170℃，聚合前物料的温度为120～140℃。
实施例1
将50份的己内酰胺、3份的PTFE微粉(MP1200)、3份的多元醇(聚醚多元醇PPG-2000)增韧剂，进行熔融，脱水后加入0.16份的氢氧化钠，真空脱水，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
实施例2
将50份的己内酰胺、5份的PTFE微粉(MP1200)、1份的多元醇(聚醚多元醇PPG-2000)增韧剂，进行熔融，脱水后加入0.16份的氢氧化钠，真空脱水，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
实施例3
将50份的己内酰胺、3份的PTFE微粉(MP1200)，进行熔融，脱水后加入0.16份的氢氧化钠，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
实施例4
将50份的己内酰胺、2份的矿物油150SN、4份的多元醇(聚醚多元醇PPG-2000)增韧剂，进行熔融，脱水后加入0.16份的氢氧化钠，真空脱水，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
实施例5
将50份的己内酰胺、3份的有机硅酮粉(K6105)、3份的多元醇(聚醚多元醇PPG-2000)增韧剂，进行熔融，脱水后加入0.12份的氢氧化钠，真空脱水，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
实施例6
将100份的己内酰胺、4份的石墨烯、2份的多元醇(聚醚多元醇PPG-2000)增韧剂，进行熔融，脱水后加入0.12份的氢氧化钠，真空脱水，脱水得到混合物料。加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
对比例1
将50份的己内酰胺，进行熔融，脱水后加入0.12份的氢氧化钠，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
对比例2
将50份的己内酰胺，5份玻璃微珠，进行熔融，脱水后加入0.16份的氢氧化钠，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
对比例3
将50份的己内酰胺、3份的多元醇(聚醚多元醇PPG-1000)增韧剂，进行熔融，脱水后加入0.16份的氢氧化钠，真空脱水，得到混合物料A。将50份的己内酰胺进行熔融，然后脱水，加入0.6份的异氰酸酯，得到混合物料B，将混合物料A和B通过混合头，注入模具，从而进行浇铸工序，聚合后得到毛坯，对毛坯进行后处理，得到所述模块。对所得到的模块进行性能测试，性能测试结果见表1。
表1
由以上数据可以得知，根据本发明，所提供的无油润滑机械工程模块，具有优异的耐磨性能，其摩擦系数和磨损率远远低于现有技术，实现了工程机械滑块的无油润滑。且产品的机械强度和韧性也都非常高，性能稳定。同时，产品的生产工艺简单，生产成本低。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (10)
1.一种用于生产无油润滑工程机械滑块的组合物，包括：酰胺单体、耐磨剂、催化剂和活化剂，所述耐磨剂选自PTFE微粉、油脂、石墨烯、三聚氰胺尿素络合物和有机硅酮粉中的一种或其混合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物中，以酰胺单体为100重量份计，耐磨剂为0.1-20重量份，催化剂为0.01-10重量份，以及活化剂为0.01-10重量份；优选地，耐磨剂为0.5-10重量份，催化剂为0.08-4重量份，以及活化剂为0.2-1.0重量份；更优选地，耐磨剂为0.5-6重量份，催化剂为0.08-0.20重量份，以及活化剂为0.35-0.9重量份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述酰胺单体选自己内酰胺和十二内酰胺；和/或，所述催化剂选自甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾和己内酰胺盐；和/或，所述活化剂为异氰酸酯类化合物，选自异氰酸酯、羧酸酯、磺酸酯和酰基内酰胺。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物进一步包含增韧剂，优选所述增韧剂选自多元醇和多元胺，和/或优选在所述组合物中，以酰胺单体为100重量份计，增韧剂为0.1-20重量份，优选为0.1-10重量份，更优选为0.1-3重量份。
5.一种无油润滑工程机械滑块，其通过将权利要求1-4中任意一项所述的组合物进行反应，得到所述无油润滑工程机械滑块。
6.根据权利要求5所述的滑块，其特征在于，所述反应的具体步骤包括：
1)将酰胺单体分成两部分：第一酰胺单体和第二酰胺单体；
2)将第一酰胺单体、耐磨剂以及增韧剂先混合，加热融化，脱水后加入催化剂，然后再脱水，得到混合物料A；
3)将第二酰胺单体熔融，脱水后加入活化剂，得到混合物料B；
4)将所述混合物料A与混合物料B进行浇注，聚合后得到毛坯，经后处理后，得到所述无油润滑工程机械滑块。
7.根据权利要求6所述的滑块，其特征在于，所述第一酰胺单体与第二酰胺单体的摩尔比例为1:(10-1)；和/或，所述聚合的温度为140-180℃，聚合前的物料的温度为110-140℃。
8.根据权利要求5所述的滑块，其特征在于，所述反应的具体步骤包括：
1)将酰胺单体、耐磨剂以及增韧剂混合，加热熔化，脱水后加入催化剂，再进行后脱水，得到混合物料；
2)将活化剂加入混合物料中，迅速混合，然后浇注，聚合后得到毛坯，经后处理后，得到所述无油润滑工程机械滑块。
9.根据权利要求8所述的滑块，其特征在于，所述聚合的温度为140-180℃，聚合之前的物料的温度为110-140℃。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述组合物或权利要求5-9中任意一项所述的无油润滑工程机械滑块在工程机械领域中的应用。
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