CN107237007A - 一种耐磨纤维的制备方法和耐磨纤维 - Google Patents

一种耐磨纤维的制备方法和耐磨纤维 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨纤维的制备方法和耐磨纤维该制备方法包括：将钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、硅源和水混合后在150‑250℃下进行水热处理6‑24小时，所得产物洗涤和过滤，得到纤维前驱体；将所得纤维前驱体在惰性气氛下进行高于1000℃的高温处理5‑24小时，得到耐磨纤维。本发明提供的耐磨材料耐磨时间长，而且磨痕随时间增加没有明显增加。

Description

一种耐磨纤维的制备方法和耐磨纤维
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种耐磨纤维的制备方法和耐磨纤维。
背景技术
耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业具有十分重要的作用。
中国专利CN103450492A公开了一种二硫化钼改性的碳布摩擦材料及其制备方法，首先将改性酚醛树脂溶于乙醇中制成改性酚醛树脂乙醇溶液，随后再加入纳米二硫化钼与填料，制备得到悬浮浸渍液，接着在真空浸渍仪器中使用悬浮浸渍液浸渍碳布10～15min，保证树脂浸渍量达到15%-25%后取出，待溶剂挥发后热压固化得到二硫化钼改性碳布摩擦材料。该方法制得的二硫化钼改性的碳布摩擦材料具有高动摩擦系数、低磨损率并且对对偶材料磨损小的特点。
中国专利CN203175697U公开了一种印刷二硫化钼布纹涂层的活塞，包括活塞顶部和活塞裙部，其中活塞裙部表面有二硫化钼涂层，二硫化钼涂层厚度为3~15μm、纹理为布纹、摩擦系数为0.03~0.05。二硫化钼涂层上设置有检测区域，检测区域的尺寸为（4~5）×（8~10）mm。将摩擦系数低、附着性好的二硫化钼印刷在活塞裙部，大大提高了活塞的润滑性、抗腐蚀性、减磨性，可以延长活塞使用寿命。二硫化钼采用了布纹形状，减小了二硫化钼涂层的厚度，减少了二硫化钼用量，同时提高了气缸的储油性能，降低了生产成本。
现有以硫化钼为主要材料的耐磨材料耐磨时间短，容易失去效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨纤维的制备方法和耐磨纤维，本发明提供的耐磨材料耐磨时间长，而且磨痕随时间增加没有太大增加。
为实现上述目的，本发明提供一种耐磨纤维的制备方法，该制备方法包括：将钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、硅源和水混合后在150-250℃下进行水热处理6-24小时，所得产物洗涤和过滤，得到纤维前驱体；将所得纤维前驱体在惰性气氛下进行高于1000℃的高温处理5-24小时，得到耐磨纤维。
可选的，所述钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、以SiO2计的硅源和水的重量比为（0.01-0.3）：（0.01-0.1）：1：（1-10）：（100-1000）。
可选的，所述钼酸盐、硫代硫酸盐和微晶纤维素的重量比为（0.1-0.2）：（0.03-0.08）：1。
可选的，所述钼酸盐为钼酸钠，硫代硫酸盐为硫代硫酸钠，所述硅源为白炭黑。
可选的，所述水热处理的时间为10-16小时，温度为180-220℃。
可选的，所述惰性气氛为氮气或氩气。
可选的，所述高温处理的温度为1200-1400℃。
本发明还提供一种所提供的制备方法所制备的耐磨纤维。
本发明具有如下优点：
本发明将钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、硅源进行水热老化后进行高温焙烧，得到表面有硫化钼的耐磨纤维，该耐磨纤维耐磨时间长，而且磨痕随时间增加没有太大增加。
具体实施方式
以下具体实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供一种耐磨纤维的制备方法，该制备方法包括：将钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、硅源和水混合后在150-250℃下进行水热处理6-24小时，所得产物洗涤和过滤，得到纤维前驱体；将所得纤维前驱体在惰性气氛下进行高于1000℃的高温处理5-24小时，得到耐磨纤维。
碳化硅硬度较高，力学性能较好，不易破碎，本发明发明人意外地发现，在碳化硅的表面负载上硫化钼以制备耐磨材料，一来可以利用硫化钼的微观耐磨性，减少耐磨材料的磨损，二来利用碳化硅比硫化钼更好的整体力学性能，能够提高耐磨纤维的寿命，降低磨痕随时间的增加而增加的大小。
本发明中，水热处理一来用于将微晶纤维素形成碳化硅前驱体，二来将硫化钼前驱体与碳化硅前驱体牢固结合，以形成表面为硫化钼前驱体内部为碳化硅前驱体的共晶，并以此焙烧形成内部为碳化硅，外部为硫化钼的耐磨纤维，所述钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、以SiO2计的硅源和水的重量比可以为（0.01-0.3）：（0.01-0.1）：1：（1-10）：（100-1000），优选为（0.1-0.2）：（0.03-0.08）：1。
钼酸盐、硫代硫酸盐和硅源是本领域技术人员所熟知的，例如，所述钼酸盐为钼酸钠，硫代硫酸盐为硫代硫酸钠，所述硅源为白炭黑，所述白炭黑的粒径优选小于10纳米。
水热处理是指在密封的压力容器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。例如，所述水热处理的时间优选为10-16小时，温度优选为180-220℃。
高温处理在于将硫化钼前驱体和碳化硅前驱体焙烧为硫化钼和碳化硅的共晶，所述惰性气氛可以为氮气或氩气，所述高温处理的温度优选为1200-1400℃。
本发明还提供一种本发明所提供的制备方法所制备的耐磨纤维。
下面通过实施例来进一步说明本发明，但是并不因此而限制本发明。
本发明摩擦实验在UMT-2型摩擦磨损试验机上进行，基础油为HVI750，实验载荷为40 N，转速为400r/min，测试时间为30min。
本发明实施例设置两台UMT-2型摩擦磨损试验机进行测试，一台进行耐磨纤维与基础油（耐磨纤维添加量3重量%）的耐磨纤维的老化，另一台将老化后的耐磨纤维与基础油进行摩擦实验。
实施例1
将硫酸钠、硫代硫酸钠、微晶纤维素、平均粒径为40纳米的白炭黑（固含量为69.45重量%）和水混合后在150℃下进水热老化6小时，得到纤维前驱体；将纤维前驱体在氩气气氛下在1100℃下进行高温处理5小时，得到耐磨纤维并进行摩擦测试，具体结果见表1。其中，所述钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、以SiO2计的硅源和水的重量比为0.01： 0.01：1： 1：100。
实施例2
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：所述钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、以SiO2计的硅源和水的重量比为0.3： 0.1：1：10： 1000。
实施例3
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：所述钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、以SiO2计的硅源和水的重量比为0.15：0.06：1：5： 500。
实施例4
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：水热处理的时间为24小时，温度为250℃。
实施例5
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：水热处理的时间为15小时，温度为200℃。
实施例6
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：水热处理的时间为高温处理的时间为24小时。
实施例7
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：水热处理的时间为高温处理的温度为1400℃。
对比例1
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：不加入钼酸盐和硫代硫酸盐。
对比例2
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于：不加入微晶纤维素和硅源。
对比例3
与实施例1的方法基本相同，不同之处在于将钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、硅源和水混合后干燥，直接进行高温处理。
空白例
不加入任何耐磨采集进行摩擦实验。
表1
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种耐磨纤维的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
将钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、硅源和水混合后在150-250℃下进行水热处理6-24小时，所得产物洗涤和过滤，得到纤维前驱体；将所得纤维前驱体在惰性气氛下进行高于1000℃的高温处理5-24小时，得到耐磨纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钼酸盐、硫代硫酸盐、微晶纤维素、以SiO2计的硅源和水的重量比为（0.01-0.3）：（0.01-0.1）：1：（1-10）：（100-1000）。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钼酸盐、硫代硫酸盐和微晶纤维素的重量比为（0.1-0.2）：（0.03-0.08）：1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钼酸盐为钼酸钠，硫代硫酸盐为硫代硫酸钠，所述硅源为白炭黑。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热处理的时间为10-16小时，温度为180-220℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氮气或氩气。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温处理的温度为1200-1400℃。
8.权利要求1-7中任意一项所述的制备方法所制备的耐磨纤维。
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