CN109370202A - 一种石墨烯自润滑材料的配方及制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯自润滑材料的配方，包括：多层石墨烯、鳞片石墨、固体润滑剂、液体润滑剂、促进多层石墨烯与固体润滑剂混合的助剂及树脂，本发明还揭示了一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，包括以下步骤：（1）让鳞片石墨充分浸润液体润滑剂；（2）把固体润滑剂、多层石墨烯和助剂混合均匀；（3）把混合均匀后的固体润滑剂、多层石墨烯和助剂与充分浸润液体润滑剂的鳞片石墨进行预炼，形成原料；（4）预炼完成后把原料变成颗粒或块状；（5）然后再把步骤（4）所形成的颗粒或块状与树脂进行混合造粒，本发明具有可降低维护成本的特点。

Description

一种石墨烯自润滑材料的配方及制造工艺
技术领域
本发明属于自润滑材料制备技术领域，尤其是指一种石墨烯自润滑材料的配方及制造工艺。
背景技术
现有自润滑复合材料是以高聚物或金属为基体，自润滑复合材料之所以具有低摩擦特性，是因为添加了具有低摩擦系数的固体润滑剂，常用的固体润滑剂是石墨、二硫化铜等层状结构物质，聚四氟乙烯、聚乙烯等高聚物，银、铅等软金属及某些耐高温的氟化物如氟化石墨和稀土氟化物等。而添加石英砂、玻璃纤维、碳纤维、青铜粉等耐磨组分可以降低自润滑复合材料的磨损速率和延长工作寿命。
正确应用自润滑复合材料，可以保障特殊工况下机器的正常运转，提高机械设备使用的安全系数，延长机器的使用寿命，为机械设备实现大型化、微型化、高速运转、自动控制创造有利条件，还能为改进已有的机械设备采用新工艺、新技术、新材料以及为机械零件设计的改革提供很大的方便，从而达到节约人力、材料、能源和提高产品质量的目的。
上述的自润滑复合材料因只添加了固体润滑剂，所以当上述的自润滑复合材料制成轴承时，后续则会需要再添加液体润滑剂，从而存在维护成本高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降低维护成本的石墨烯自润滑材料的配方及制造工艺。
为达到上述目的，本发明的解决方案为：
一种石墨烯自润滑材料的配方，包括：多层石墨烯、鳞片石墨、固体润滑剂、液体润滑剂、促进多层石墨烯与固体润滑剂混合的助剂及树脂；其中所述鳞片石墨和多层石墨烯一起的含量在10%-40%，所述固体润滑剂的含量在5%-20%，所述液体润滑剂的含量在5%-20%，所述树脂和助剂一起的含量在40%-70%。
所述固体润滑剂为二硫化钼、滑石粉、氮化硼、聚四氟乙烯、二硒化铌、盐类和皂粉类润滑剂的其中至少一种。
所述液体润滑剂为矿油、合成油、动植物油和水基液体的其中至少一种。
所述树脂为工程塑料。
所述树脂为尼龙、聚乙烯和聚酰亚胺的其中至少一种。
所述助剂为抗氧剂、偶联剂、增强剂和增韧剂的其中至少一种。
一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，包括以下步骤：
（1）让鳞片石墨充分浸润液体润滑剂；
（2）把固体润滑剂、多层石墨烯和助剂混合均匀；
（3）把混合均匀后的固体润滑剂、多层石墨烯和助剂与充分浸润液体润滑剂的鳞片石墨进行预炼，形成原料；
（4）预炼完成后把原料变成颗粒或块状；
（5）然后再把步骤（4）所形成的颗粒或块状与树脂进行混合造粒。8、如权利要求7所述一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，其特征在于，还包括：步骤（6）最后把造好的颗粒制成所需部件形状。
于步骤（6）中，造好的颗粒是通过模压成型工艺、连续成型工艺、缠绕成型工艺、拉挤成型工艺、层压及卷管成型工艺、离心成型工艺、浇铸成型工艺、弹性体贮存树脂成型工艺和增强反应注射成型工艺中的其中一种工艺制成所需部件形状。
于步骤（4）中，原料是通过压力成型造粒法、搅拌滚团造粒法和喷雾转鼓造粒法的其中一种方法变成颗粒或块状。
于步骤（5）中，步骤（4）所形成的颗粒或块状与树脂是通过双螺杆挤出造粒。
采用上述技术方案后，本发明利用石墨烯自润滑材料的各个组份之间相互作用、相互影响，提高了材料整体的自润滑性能，具有较低的摩擦系数。因本发明于石墨烯自润滑材料的制备过程中已加入液体润滑剂，从而当利用本发明所制得的石墨烯自润滑材料制成机械部件后，在使用过程中会经过摩擦和升温，在压力和剪切力作用下迅速析出高温液体润滑剂，所析出的高温液体润滑剂会迅速成膜后与材料自身的固体润滑剂共同作用，从而极大地减少摩擦阻力与器件耗损且耐磨耐腐蚀，后续则无需再添加液体润滑剂，降低维护成本。
附图说明
图1为本发明的制造工艺流程图。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，兹绘图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利完全了解。
本发明揭示了一种石墨烯自润滑材料的配方，包括多层石墨烯、鳞片石墨、固体润滑剂、液体润滑剂、促进多层石墨烯与固体润滑剂混合的助剂及树脂；其中所述鳞片石墨和多层石墨烯一起的含量在10%-40%，所述固体润滑剂的含量在5%-20%，所述液体润滑剂的含量在5%-20%，所述树脂和助剂一起的含量在40%-70%。
所述固体润滑剂可以为二硫化钼、滑石粉、氮化硼、聚四氟乙烯、二硒化铌、盐类和皂粉类润滑剂等其中的至少一种，所述液体润滑剂可以为矿油、合成油、动植物油和水基液体等其中的至少一种，所述树脂可以为尼龙、聚乙烯和聚酰亚胺等工程塑料的其中至少一种，所述助剂可以为抗氧剂、偶联剂、增强剂和增韧剂等其中的至少一种，利用助剂可以提高多层石墨烯与固体润滑剂的相容性和机械强度。
请参阅图1，本发明还揭示了一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，包括以下步骤：
（1）让鳞片石墨充分浸润液体润滑剂，从而利用鳞片石墨的亲油性，减少油类对树脂的影响。
（2）把固体润滑剂、多层石墨烯和助剂混合均匀。
（3）把混合均匀后的固体润滑剂、多层石墨烯和助剂与充分浸润液体润滑剂的鳞片石墨进行预炼，形成原料。
（4）预炼完成后通过压力成型造粒法、搅拌滚团造粒法和喷雾转鼓造粒法的其中一种方法把原料变成颗粒或块状。
（5）然后再把步骤（4）所形成的颗粒或块状与树脂进行混合造粒，用这种预炼好的颗粒或块状有利于与树脂基体混合进行双螺杆挤出造粒，从而可以实现固体润滑剂和液体润滑剂的高比例添加。
（6）最后把造好的颗粒通过模压成型工艺、连续成型工艺、缠绕成型工艺、拉挤成型工艺、层压及卷管成型工艺、离心成型工艺、浇铸成型工艺、弹性体贮存树脂成型工艺（ERM）和增强反应注射成型工艺（RRIM）等其中一种工艺制成所需部件形状。
因此，本发明利用石墨烯自润滑材料的各个组份之间相互作用、相互影响，提高了材料整体的自润滑性能，具有较低的摩擦系数。因本发明于石墨烯自润滑材料的制备过程中已加入液体润滑剂，从而当利用本发明所制得的石墨烯自润滑材料制成机械部件后，在使用过程中会经过摩擦和升温，在压力和剪切力作用下迅速析出高温液体润滑剂，所析出的高温液体润滑剂会迅速成膜后与材料自身的固体润滑剂共同作用，从而极大地减少摩擦阻力与器件耗损且耐磨耐腐蚀，后续则无需再添加液体润滑剂，降低维护成本。
当采用本发明所制得石墨烯自润滑材料制成线性轴承，可以于线性轴承内部间隔设置多个齿牙，在使用过程中会经过摩擦和升温，析出高温液体润滑剂，从而将齿牙间的垃圾挤出，便于清理，相比现有的金属轴承和其他塑料轴承，具有以下优点：1.耐腐蚀性好，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀介质及有机介质。2.机械强度高，在低温下保持高韧性。3.良好的自润滑性，耐磨性高。4.可以做到极低的吸水性，结构稳定。5.良好的抗高能量辐射性能。6.加工容易，精度低，成本低，重量轻。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，本发明的组成部件的数量并不以上述为限，本领域的技术人员仍可能基于本发明的揭示而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为权利要求书所涵盖。

Claims (11)

1.一种石墨烯自润滑材料的配方，其特征在于，包括：多层石墨烯、鳞片石墨、固体润滑剂、液体润滑剂、促进多层石墨烯与固体润滑剂混合的助剂及树脂；
其中所述鳞片石墨和多层石墨烯一起的含量在10%-40%，所述固体润滑剂的含量在5%-20%，所述液体润滑剂的含量在5%-20%，所述树脂和助剂一起的含量在40%-70%。
2.如权利要求1所述一种石墨烯自润滑材料的配方，其特征在于：所述固体润滑剂为二硫化钼、滑石粉、氮化硼、聚四氟乙烯、二硒化铌、盐类和皂粉类润滑剂的其中至少一种。
3.如权利要求1所述一种石墨烯自润滑材料的配方，其特征在于：所述液体润滑剂为矿油、合成油、动植物油和水基液体的其中至少一种。
4.如权利要求1所述一种石墨烯自润滑材料的配方，其特征在于：所述树脂为工程塑料。
5.如权利要求1所述一种石墨烯自润滑材料的配方，其特征在于：所述树脂为尼龙、聚乙烯和聚酰亚胺的其中至少一种。
6.如权利要求1所述一种石墨烯自润滑材料的配方，其特征在于：所述助剂为抗氧剂、偶联剂、增强剂和增韧剂的其中至少一种。
7.一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）让鳞片石墨充分浸润液体润滑剂；
（2）把固体润滑剂、多层石墨烯和助剂混合均匀；
（3）把混合均匀后的固体润滑剂、多层石墨烯和助剂与充分浸润液体润滑剂的鳞片石墨进行预炼，形成原料；
（4）预炼完成后把原料变成颗粒或块状；
（5）然后再把步骤（4）所形成的颗粒或块状与树脂进行混合造粒。
8.如权利要求7所述一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，其特征在于，还包括：步骤（6）最后把造好的颗粒制成所需部件形状。
9.如权利要求8所述一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，其特征在于：于步骤（6）中，造好的颗粒是通过模压成型工艺、连续成型工艺、缠绕成型工艺、拉挤成型工艺、层压及卷管成型工艺、离心成型工艺、浇铸成型工艺、弹性体贮存树脂成型工艺和增强反应注射成型工艺中的其中一种工艺制成所需部件形状。
10.如权利要求7所述一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，其特征在于：于步骤（4）中，原料是通过压力成型造粒法、搅拌滚团造粒法和喷雾转鼓造粒法的其中一种方法变成颗粒或块状。
11.如权利要求7所述一种石墨烯自润滑材料的制造工艺，其特征在于：于步骤（5）中，步骤（4）所形成的颗粒或块状与树脂是通过双螺杆挤出造粒。
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