CN107446660A - 一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂及其制备方法，由如下质量百分比的原料配制而成：聚乙烯醇缩醛基树脂22‑50％；润滑剂40‑60％；摩擦改良剂8‑15％；脱模剂1‑3％。本发明所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂及其制备方法，可有效降低轮轨、建筑机械、矿山机械摩擦副之间的摩擦磨损，降低噪音并增加工作安全性，且涉及的制备方法简单、使用方便，适合推广应用。

Description

一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体润滑剂领域，具体涉及一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂及其制备方法。
背景技术
原有的液体或半流体润滑方式逐渐显示出局限性。突出问题是在开放式摩擦副(如铁路轮轨、建筑机械、矿山机械等)运动时油脂流动摩擦，夹杂泥土灰砂，形成黑色硬块或阳光温度、摩擦热作用下，流淌，污染工作环境，从而降低润滑效果，增加了管理难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂及其制备方法，可有效降低钢轨磨损、降低噪音并增加机械运动、工作时的安全性，且涉及的制备方法简单、使用方便，适合推广应用。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，由如下质量百分比的原料配制而成：
本发明采用热压成型技术制备固体润滑材料，聚乙烯醇缩醛树脂是热塑性聚合物，成膜性好，对多种基材附着力好，且树脂中含有羟基、乙酰基和醛基，是一个优良的热熔胶基质，与其它组份混合后，树脂提供韧性、弹性和高黏接力，可用于制成多种黏合剂，而石墨具有六方晶系层状结构，层内原子间结合力很强，层与层的原子之间的结合很弱，具有非常低的剪切强度，易形成转移膜，进而转移到对偶材料表面形成润滑膜。滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性，滑石粉的适当加入会使材料开孔隙率逐渐降低，机械强度明显增加。
一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，由如下质量百分比的原料配制而成：
所述聚乙烯醇缩醛基树脂为聚乙烯醇缩甲乙醛或聚乙烯醇缩丁醛。
所述润滑剂为石墨。
所述摩擦改良剂为滑石粉或碳酸钙中的一种或两种。
所述脱模剂为石蜡、聚乙烯蜡或硬脂酸锌。
一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)混料工艺：将聚乙烯醇缩醛基树脂、润滑剂、摩擦改良剂和脱模剂上述质量百分比的原料按比例搅拌均匀得混合原料；
(2)真空抽气工艺：将混合原料加入到模具内，合模后放入真空干燥箱中抽出物料中的空气；
(3)热压工艺：将真空抽气后的模具置于平板硫化机内进行热压，然后冷却、脱模，即得用于减少机械设备之摩擦副摩擦系数、磨损量的聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂；
(4)真空浸渍：所得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂以石蜡或沥青为浸渍剂进行真空浸渍。用具有低熔点的润滑材料如石蜡等对成型冷却后的产品进行真空浸渍，可以填充固体颗粒间的空隙，进一步降低摩擦系数，提高产品的耐磨性。
所述步骤(2)中真空干燥箱内的温度保持在70-100℃，压强为0.01-0.1MPa，保压时间为5-10min。保持70-100度的温度是为了使浸渍剂如石蜡熔融达到流动状态，便于被抽入孔洞中，在此真空度和时间下，可以保证有足够的抽力和充分的时间让液体润滑剂被吸入产品的孔道缝隙中。
所述步骤(3)中平板硫化机内热压温度为150-250℃，压强为20-50MPa，保压时间为2-4h。热压温度作用：使树脂受热熔融后将其它无机颗粒如石墨、滑石粉等粘接在一起；压强作用：有一定的压力压在粉末颗粒上可以使聚乙烯醇缩醛树脂与其它颗粒充分粘结起来；保压时间作用：因为产品有一定的体积，聚乙烯醇缩醛树脂是高分子材料，流动性和热传导性慢，必须要有充分的时间才能热熔，热熔后才能起到粘接作用，聚乙烯醇缩醛树脂熔融流动温度范围为150-250℃，通过研究：在压强为20-50MPa，保压时间为2-4h下，产品的摩擦性能达到使用要求，固选择此条件进行成型加工。
所述步骤(4)浸渍温度100-150℃，浸渍压强0.01-0.1MPa，浸渍时间为1-2h。浸渍剂熔融温度大于80度，温度越高，粘度越低，流动性越强，被吸入孔道的量越多，但温度过高会使浸渍剂分解；没有一定的浸渍压力和浸渍时间，达不到好的浸渍效果，通过研究设定在以上范围内，浸渍效果良好。
本发明的有益效果是：(1)本发明主要以聚乙烯醇缩醛基树脂作为粘接剂，制备出的固体润滑剂，可以有效的均匀涂覆在机械设备之摩擦副上，并经过摩擦副之间碾压形成一层固体膜，具有稳定的摩擦系数；(2)本发明的固体润滑剂有效抑制摩擦副之间的磨损和减少噪音的产生；(3)本发明制备方法工艺简单，成本低，有望实现产业化应用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其配方用量见下表1，其制备方法包括如下步骤：
1)将称取的聚乙烯醇缩丁醛、石墨、滑石粉和聚乙烯蜡搅拌均匀得混合原料；
2)真空抽气工艺：将混合原料加入到模具内，合模后放入真空干燥箱中，温度保持在85℃，在0.01MPa下，保压10min，抽出物料中的空气；
3)热压工艺：将经步骤2)处理的模具置于平板硫化机内进行热压，热压温度为250℃、压力为30MPa、保压时间为2h，然后冷却、脱模，即得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂。
表1 实施例中各原料组分的用量
组分 质量百分数(wt％)
聚乙烯醇缩丁醛 28
石墨 60
滑石粉 9
聚乙烯蜡 3
本实施例所得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的使用温度范围-20～300℃；在载荷20N，摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，摩擦系数为0.25，磨损量为11.20mg；邵氏硬度为50.87，压缩强度为26.62MPa，弯曲强度为5.82MPa。
实施例2
一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其配方用量见下表1，其制备方法包括如下步骤：
1)将称取的聚乙烯醇缩丁醛、石墨、滑石粉和聚乙烯蜡搅拌均匀得混合原料；
2)真空抽气工艺：将混合原料加入到模具内，合模后放入真空干燥箱中，温度保持在70℃，在0.01MPa下，保压10min，抽出物料中的空气；
3)热压工艺：将经步骤2)处理的模具置于平板硫化机内进行热压，热压温度为250℃、压力为30MPa、保压时间为2h，然后冷却、脱模，即得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂；
4)将步骤3)所得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂以石蜡为浸渍剂进行真空浸渍，工艺参数为浸渍温度120℃，压力0.01MPa，时间为1h。
表2 实施例2中各原料组分的用量
组分 质量百分数(wt％)
聚乙烯醇缩丁醛 37.5
石墨 50
滑石粉 9.5
聚乙烯蜡 3
本实施例所得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的使用温度范围-20～300℃；在载荷20N，摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，摩擦系数为0.23，磨损量为5.3mg；邵氏硬度为56.80，压缩强度为36.08MPa，弯曲强度为7.25MPa。
实施例3
一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其配方用量见下表1，其制备方法包括如下步骤：
1)将称取的聚乙烯醇缩甲乙醛、石墨、滑石粉和聚乙烯蜡搅拌均匀得混合原料；
2)真空抽气工艺：将混合原料加入到模具内，合模后放入真空干燥箱中，温度保持在100℃，在0.01MPa下，保压10min，抽出物料中的空气；
3)热压工艺：将经步骤2)处理的模具置于平板硫化机内进行热压，热压温度为200℃、压力为30MPa、保压时间为2h，然后冷却、脱模，即得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂；
4)将步骤3)所得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂以沥青为浸渍剂进行真空浸渍，工艺参数为浸渍温度100℃，压力0.01MPa，时间为1h。
表3 实施例3中各原料组分的用量
组分 质量百分数(wt％)
聚乙烯醇缩甲乙醛 40
石墨 49
滑石粉 8
聚乙烯蜡 3
本实施例聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的使用温度范围-20～300℃；在载荷20N，摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，摩擦系数为0.26，磨损量为6.20mg；邵氏硬度为62，压缩强度为41.89MPa，弯曲强度为15.37MPa。
实施例4
一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其配方用量见下表1，其制备方法包括如下步骤：
1)将称取的聚乙烯醇缩甲乙醛、石墨、碳酸钙、滑石粉和硬脂酸锌搅拌均匀得混合原料；
2)真空抽气工艺：将混合原料加入到模具内，合模后放入真空干燥箱中，温度保持在90℃，在0.01MPa下，保压10min，抽出物料中的空气；
3)热压工艺：将经步骤2)处理的模具置于平板硫化机内进行热压，热压温度为200℃、压力为30MPa、保压时间为2h，然后冷却、脱模，即得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂；
4)将步骤3)所得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂以石蜡为浸渍剂进行真空浸渍，工艺参数为浸渍温度180℃，压力0.01MPa，时间为1h。
表4 实施例4中各原料组分的用量
组分 质量百分数(wt％)
聚乙烯醇缩甲乙醛 40
石墨 47
碳酸钙 3
滑石粉 7
硬脂酸锌 3
本实施例所得聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的使用温度范围-20～300℃；在载荷20N，摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，摩擦系数为0.24，磨损率为2.78mg；邵氏硬度为68，压缩强度为42.35MPa，弯曲强度为16.10MPa。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其特征在于由如下质量百分比的原料配制而成：
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其特征在于：由如下质量百分比的原料配制而成：
3.根据权利要求1或2所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其特征在于：所述聚乙烯醇缩醛基树脂为聚乙烯醇缩甲乙醛或聚乙烯醇缩丁醛。
4.根据权利要求1或2所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其特征在于：所述润滑剂为石墨。
5.根据权利要求1或2所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其特征在于：所述摩擦改良剂为滑石粉或碳酸钙中的一种或两种。
6.根据权利要求1或2所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂，其特征在于：所述脱模剂为石蜡、聚乙烯蜡或硬脂酸锌。
7.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)混料工艺：将聚乙烯醇缩醛基树脂、润滑剂、摩擦改良剂和脱模剂上述质量百分比的原料按比例搅拌均匀得混合原料；
(2)真空抽气工艺：将混合原料加入到模具内，合模后放入真空干燥箱中抽出物料中的空气；
(3)热压工艺：将真空抽气后的模具置于平板硫化机内进行热压，然后冷却、脱模，即得用于轮缘轨侧的聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂；
(4)真空浸渍：所得用于机械摩擦副的聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂以石蜡或沥青为浸渍剂进行真空浸渍。
8.根据权利要求7所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中真空干燥箱内的温度保持在70-100℃，真空度保持在0.01-0.1MPa范围，保压时间为5-10min。
9.根据权利要求7所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中平板硫化机内热压温度为150-250℃，压强为20-50MPa，保压时间为2-4h。
10.根据权利要求7所述的一种聚乙烯醇缩醛基固体润滑剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)浸渍温度100-150℃，浸渍压强0.01-0.1MPa，浸渍时间为1-2h。
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