CN105504609A - 一种海苔渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海苔渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料的制备方法，属于摩擦材料制备领域。本发明利用废弃海苔碎渣，与盐酸、蒸馏水混合，加热升温吸水溶胀后，进行二次酸解，干燥得海苔微晶纤维素，超声分散制得催化分散液，与正硅酸乙酯、无水乙醇水浴加热混合，过滤收集滤饼，焙烧后，与聚四氟乙烯粉末混合成膜，再次焙烧制得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料。本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，所得产品耐磨性和抗蠕变性能好，可充分分散至其他材料中，与其他材料粘结性好；充分利用废弃海苔碎渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料，实现了资源的可持续循环利用。

Description

一种海苔渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料的方法

技术领域

本发明涉及一种海苔渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料的方法，属于摩擦材料制备领域。

背景技术

聚四氟乙烯俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。聚合物基耐磨复合材料是以热塑性树脂或者热固性树脂为基体，通过添加有机或者无机减磨组分以及抗磨增强组分而呈现良好耐磨性能的。采用聚合物为基体的耐磨复合材料具有减磨自润滑、耐磨、耐腐蚀、减震吸振、降低噪音、相对密度小、比强度和加工简便等系列优良特性，因此作为其他材料的替代产品或者换代产品而获得了越来越广泛的应用。聚四氟乙烯具有最低的摩擦系数，最高的温度使用空间，最低的表面能，在摩擦磨损领域有着特殊的地位。但由于四氟乙烯单体独特的对称性而使聚四氟乙烯摩擦材料分子间的吸引力和表面能较低，同时也使聚四氟乙烯摩擦材料的耐蠕变能力较差，容易出现冷流现象，导致耐磨性差，且由于四氟乙烯摩擦材料极低的表面活性和不粘性，与其他材料粘结性差，线膨胀系数较大，达2.16×10^-5～1.13×10^-4/℃，与其他材料复合易发生变形、开裂现象。因此在一定程度上改善其性能，对扩大其应用范围，具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对四氟乙烯单体独特的对称性而使聚四氟乙烯摩擦材料分子间的吸引力和表面能较低，同时也使聚四氟乙烯摩擦材料的耐蠕变能力较差，容易出现冷流现象，导致耐磨性差，且由于四氟乙烯摩擦材料极低的表面活性和不粘性，与其他材料粘结性差，易发生变形、开裂的弊端，提供了一种利用废弃海苔碎渣，与盐酸、蒸馏水混合，加热升温吸水溶胀后，进行二次酸解，干燥得海苔微晶纤维素，超声分散制得催化分散液，与正硅酸乙酯、无水乙醇水浴加热混合，过滤收集滤饼，焙烧后，与聚四氟乙烯粉末混合成膜，再次焙烧制得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料的方法。本发明制备方法简单，所得产品耐磨性、粘结性和抗蠕变性能好。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）收集废弃的海苔碎渣，按质量比1:5:500，将海苔碎渣、0.25mol/L的盐酸溶液和蒸馏水搅拌混合，并对其加热升温至30～40℃，待海苔完全吸水溶胀后静置2～3h，使其缓慢酸解；

（2）待酸解完成后，对其抽滤并收集滤饼，用质量浓度为75%的乙醇溶液洗涤3～5次后，按固液质量比1:10，将其置于2.5mol/L的盐酸溶液中，加热升温至100～105℃，保温二次酸解10～15min，待二次酸解完成后，用蒸馏水洗涤至pH至7.0，收集滤饼并置于60～65℃烘箱中干燥6～8h，制备得海苔微晶纤维素；

（3）按固液质量比1:80，将上述制备的海苔微晶纤维素与蒸馏水搅拌混合，并置于45～50℃下，通过200～300W的超声分散处理2～3h，制备得分散液，再按蒸馏水总质量的10%，将冰醋酸溶液滴加至分散液中，在200～300r/min下搅拌混合10～15min，制备得催化分散液；

（4）待搅拌混合完成后，按重量份数计，选取30～45份无水乙醇、55～60份上述制备的催化分散液和5～10份正硅酸乙酯，搅拌混合并置于40～45℃下水浴加热10～12h，待加热完成后，对其过滤并收集滤饼，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3～5次，并将其置于石墨坩埚中，在1200℃下焙烧12～14h，制备得微晶碳化硅晶须；

（5）按重量份数计，选取75～85份聚四氟乙烯粉末、12～20份上述制备的微晶碳化硅晶须和3～5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将其搅拌混合并填充于不锈钢模具中，将其置于压力机上，在50～55MPa下保压10min，随后脱模收集复合预制品，将其置于200～250℃下焙烧2～3h，即可制备得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料。

本发明的应用方法：将本发明所制得的碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料放入进料机中，塑化2～3h，在挤压机中挤压成型，经吹胀、牵引后，置于切割机中切割，再经拼接、卷制、固化、脱模、涂装制成试件，所得试件耐磨性和抗蠕变性能好，与其他材料粘结性好，10～15年不易发生变形和开裂。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备方法简单，所得产品耐磨性和抗蠕变性能好，可充分分散至其他材料中，与其他材料粘结性好；

（2）充分利用废弃海苔碎渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料，实现了资源的可持续循环利用。

具体实施方式

首先收集废弃的海苔碎渣，按质量比1:5:500，将海苔碎渣、0.25mol/L的盐酸溶液和蒸馏水搅拌混合，并对其加热升温至30～40℃，待海苔完全吸水溶胀后静置2～3h，使其缓慢酸解；然后待酸解完成后，对其抽滤并收集滤饼，用质量浓度为75%的乙醇溶液洗涤3～5次后，按固液质量比1:10，将其置于2.5mol/L的盐酸溶液中，加热升温至100～105℃，保温二次酸解10～15min，待二次酸解完成后，用蒸馏水洗涤至pH至7.0，收集滤饼并置于60～65℃烘箱中干燥6～8h，制备得海苔微晶纤维素；再按固液质量比1:80，将上述制备的海苔微晶纤维素与蒸馏水搅拌混合，并置于45～50℃下，通过200～300W的超声分散处理2～3h，制备得分散液，再按蒸馏水总质量的10%，将冰醋酸溶液滴加至分散液中，在200～300r/min下搅拌混合10～15min，制备得催化分散液；待搅拌混合完成后，按重量份数计，选取30～45份无水乙醇、55～60份上述制备的催化分散液和5～10份正硅酸乙酯，搅拌混合并置于40～45℃下水浴加热10～12h，待加热完成后，对其过滤并收集滤饼，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3～5次，并将其置于石墨坩埚中，在1200℃下焙烧12～14h，制备得微晶碳化硅晶须；最后按重量份数计，选取75～85份聚四氟乙烯粉末、12～20份上述制备的微晶碳化硅晶须和3～5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将其搅拌混合并填充于不锈钢模具中，将其置于压力机上，在50～55MPa下保压10min，随后脱模收集复合预制品，将其置于200～250℃下焙烧2～3h，即可制备得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料。

实例1

首先收集废弃的海苔碎渣，按质量比1:5:500，将海苔碎渣、0.25mol/L的盐酸溶液和蒸馏水搅拌混合，并对其加热升温至30℃，待海苔完全吸水溶胀后静置2h，使其缓慢酸解；然后待酸解完成后，对其抽滤并收集滤饼，用质量浓度为75%的乙醇溶液洗涤3次后，按固液质量比1:10，将其置于2.5mol/L的盐酸溶液中，加热升温至100℃，保温二次酸解10min，待二次酸解完成后，用蒸馏水洗涤至pH至7.0，收集滤饼并置于60℃烘箱中干燥6h，制备得海苔微晶纤维素；再按固液质量比1:80，将上述制备的海苔微晶纤维素与蒸馏水搅拌混合，并置于45℃下，通过200W的超声分散处理2h，制备得分散液，再按蒸馏水总质量的10%，将冰醋酸溶液滴加至分散液中，在200r/min下搅拌混合10min，制备得催化分散液；待搅拌混合完成后，按重量份数计，选取30份无水乙醇、60份上述制备的催化分散液和10份正硅酸乙酯，搅拌混合并置于40℃下水浴加热10h，待加热完成后，对其过滤并收集滤饼，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3次，并将其置于石墨坩埚中，在1200℃下焙烧12h，制备得微晶碳化硅晶须；最后按重量份数计，选取75份聚四氟乙烯粉末、20份上述制备的微晶碳化硅晶须和5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将其搅拌混合并填充于不锈钢模具中，将其置于压力机上，在50MPa下保压10min，随后脱模收集复合预制品，将其置于200℃下焙烧2h，即可制备得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料。

将本发明所制得的碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料放入进料机中，塑化2h，在挤压机中挤压成型，经吹胀、牵引后，置于切割机中切割，再经拼接、卷制、固化、脱模、涂装制成试件，所得试件耐磨性和抗蠕变性能好，与其他材料粘结性好，20年不易发生变形和开裂。

实例2

首先收集废弃的海苔碎渣，按质量比1:5:500，将海苔碎渣、0.25mol/L的盐酸溶液和蒸馏水搅拌混合，并对其加热升温至35℃，待海苔完全吸水溶胀后静置2.5h，使其缓慢酸解；然后待酸解完成后，对其抽滤并收集滤饼，用质量浓度为75%的乙醇溶液洗涤4次后，按固液质量比1:10，将其置于2.5mol/L的盐酸溶液中，加热升温至103℃，保温二次酸解12min，待二次酸解完成后，用蒸馏水洗涤至pH至7.0，收集滤饼并置于63℃烘箱中干燥7h，制备得海苔微晶纤维素；再按固液质量比1:80，将上述制备的海苔微晶纤维素与蒸馏水搅拌混合，并置于48℃下，通过250W的超声分散处理2.5h，制备得分散液，再按蒸馏水总质量的10%，将冰醋酸溶液滴加至分散液中，在250r/min下搅拌混合13min，制备得催化分散液；待搅拌混合完成后，按重量份数计，选取38份无水乙醇、57份上述制备的催化分散液和5份正硅酸乙酯，搅拌混合并置于43℃下水浴加热11h，待加热完成后，对其过滤并收集滤饼，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤4次，并将其置于石墨坩埚中，在1200℃下焙烧13h，制备得微晶碳化硅晶须；最后按重量份数计，选取85份聚四氟乙烯粉末、12份上述制备的微晶碳化硅晶须和3份3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将其搅拌混合并填充于不锈钢模具中，将其置于压力机上，在53MPa下保压10min，随后脱模收集复合预制品，将其置于225℃下焙烧2.5h，即可制备得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料。

将本发明所制得的碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料放入进料机中，塑化2.5h，在挤压机中挤压成型，经吹胀、牵引后，置于切割机中切割，再经拼接、卷制、固化、脱模、涂装制成试件，所得试件耐磨性和抗蠕变性能好，与其他材料粘结性好，25年不易发生变形和开裂。

实例3

首先收集废弃的海苔碎渣，按质量比1:5:500，将海苔碎渣、0.25mol/L的盐酸溶液和蒸馏水搅拌混合，并对其加热升温至40℃，待海苔完全吸水溶胀后静置3h，使其缓慢酸解；然后待酸解完成后，对其抽滤并收集滤饼，用质量浓度为75%的乙醇溶液洗涤5次后，按固液质量比1:10，将其置于2.5mol/L的盐酸溶液中，加热升温至105℃，保温二次酸解15min，待二次酸解完成后，用蒸馏水洗涤至pH至7.0，收集滤饼并置于65℃烘箱中干燥8h，制备得海苔微晶纤维素；再按固液质量比1:80，将上述制备的海苔微晶纤维素与蒸馏水搅拌混合，并置于50℃下，通过300W的超声分散处理3h，制备得分散液，再按蒸馏水总质量的10%，将冰醋酸溶液滴加至分散液中，在300r/min下搅拌混合15min，制备得催化分散液；待搅拌混合完成后，按重量份数计，选取40份无水乙醇、55份上述制备的催化分散液和5份正硅酸乙酯，搅拌混合并置于45℃下水浴加热12h，待加热完成后，对其过滤并收集滤饼，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤5次，并将其置于石墨坩埚中，在1200℃下焙烧14h，制备得微晶碳化硅晶须；最后按重量份数计，选取78份聚四氟乙烯粉末、18份上述制备的微晶碳化硅晶须和4份3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将其搅拌混合并填充于不锈钢模具中，将其置于压力机上，在55MPa下保压10min，随后脱模收集复合预制品，将其置于250℃下焙烧3h，即可制备得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料。

将本发明所制得的碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料放入进料机中，塑化3h，在挤压机中挤压成型，经吹胀、牵引后，置于切割机中切割，再经拼接、卷制、固化、脱模、涂装制成试件，所得试件耐磨性和抗蠕变性能好，与其他材料粘结性好，30年不易发生变形和开裂。

Claims (1)

1.一种海苔渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料的方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）收集废弃的海苔碎渣，按质量比1:5:500，将海苔碎渣、0.25mol/L的盐酸溶液和蒸馏水搅拌混合，并对其加热升温至30～40℃，待海苔完全吸水溶胀后静置2～3h，使其缓慢酸解；

（2）待酸解完成后，对其抽滤并收集滤饼，用质量浓度为75%的乙醇溶液洗涤3～5次后，按固液质量比1:10，将其置于2.5mol/L的盐酸溶液中，加热升温至100～105℃，保温二次酸解10～15min，待二次酸解完成后，用蒸馏水洗涤至pH至7.0，收集滤饼并置于60～65℃烘箱中干燥6～8h，制备得海苔微晶纤维素；

（3）按固液质量比1:80，将上述制备的海苔微晶纤维素与蒸馏水搅拌混合，并置于45～50℃下，通过200～300W的超声分散处理2～3h，制备得分散液，再按蒸馏水总质量的10%，将冰醋酸溶液滴加至分散液中，在200～300r/min下搅拌混合10～15min，制备得催化分散液；

（4）待搅拌混合完成后，按重量份数计，选取30～45份无水乙醇、55～60份上述制备的催化分散液和5～10份正硅酸乙酯，搅拌混合并置于40～45℃下水浴加热10～12h，待加热完成后，对其过滤并收集滤饼，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3～5次，并将其置于石墨坩埚中，在1200℃下焙烧12～14h，制备得微晶碳化硅晶须；

（5）按重量份数计，选取75～85份聚四氟乙烯粉末、12～20份上述制备的微晶碳化硅晶须和3～5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将其搅拌混合并填充于不锈钢模具中，将其置于压力机上，在50～55MPa下保压10min，随后脱模收集复合预制品，将其置于200～250℃下焙烧2～3h，即可制备得碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料。