CN109467927A - 一种阻燃耐磨轴承用浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃耐磨轴承用浆料，将树脂体系加入有机溶剂中，搅拌后加入微米填料、聚己内酯二元醇；再次搅拌后得到阻燃耐磨轴承用浆料；将阻燃耐磨轴承用浆料涂覆于带有铜粉的钢板上，热处理得到阻燃耐磨轴承用浆料。本发明通过工艺选择，在反应过程中，原料之间相互接触的概率更高，在混合过程避免反应过度造成热反应不均，热时反应速度更快，交联网络生成率更高；通过调节搅拌、热反应温度与时间，控制混合时反应程度，方法设计巧妙且合理；得到的产品制备轴承材料后不仅耐磨性能良好，而且阻燃性能优异。

Description

一种阻燃耐磨轴承用浆料
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阻燃耐磨轴承用浆料。
背景技术
复合材料是由金属材料、陶瓷材料或高分子材料等两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备的多相材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料由连续相的基体和被基体包容的相增强体组成。单一材料的自润滑轴承一般有铜粉末治金和塑料两种结构。铜粉末冶金结构强度比较低，难以适合高载荷的工作条件，在跑合期还很容易造成拉伤。现有轴承材料都需要添加二硫化钼等作为耐磨相，否则无法使用。
发明内容
本发明提供了一种阻燃耐磨轴承用浆料，以环氧结合氰酸酯，通过树脂基体与小分子物质的选择配伍，结合合理的制备工艺，得到浆料，由此制备的耐磨轴承材料具备优异的耐磨性能，同时具有良好的阻燃性能。
为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃耐磨轴承用浆料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将六水合硝酸镍、三氯化钌、尿素加入水中，搅拌后加入云母粉；再次搅拌后加入过碳酸钠与磷酸铝，第三次搅拌后得到填料混合物；然后将混合物置入平盘后真空热处理，得到粉料；然后将粉料煅烧得到块料；最后将块料粉碎得到微米填料；
(2)将烯丙基硼酸加入氰酸酯中，加热搅拌后加入二乙基苯磷酸酯与四乙氧基硅烷，再次搅拌后加入三缩水甘油基三聚异氰酸酯单体、异十三烷基丙烯酸酯，继续搅拌后加入苯甲醛、醋酸锰；最后搅拌后置入平盘内，自然冷却后敲碎得到树脂体系；
(3)将树脂体系加入有机溶剂中，搅拌后加入微米填料、聚己内酯二元醇；再次搅拌后得到阻燃耐磨轴承用浆料。
本发明中，将上述阻燃耐磨轴承用浆料涂覆于带有铜粉的钢板上，热处理得到耐磨轴承材料。
上述技术方案中，六水合硝酸镍、三氯化钌、尿素、水、云母粉、过碳酸钠、磷酸铝的质量比为10∶8∶10∶100∶35∶2∶15；烯丙基硼酸、氰酸酯、二乙基苯磷酸酯、四乙氧基硅烷、三缩水甘油基三聚异氰酸酯单体、异十三烷基丙烯酸酯、苯甲醛、醋酸锰的质量比为18∶100∶12∶10∶80∶15∶25∶2；树脂体系、微米填料、聚己内酯二元醇的质量比为100∶30∶10。
上述技术方案中，阻燃耐磨轴承用浆料的固含量为82～83％；通过溶剂用量以及挥发可以得到合适固含量的阻燃耐磨轴承用浆料，本发明限定高固含量浆料，可以减少反应缺陷，在后处理的时候减少溶剂挥发带来的诸如气孔、不均匀等问题，更重要的是，通过树脂体系的设计以及聚己内酯二元醇的加入解决了现有浆料只能采用低于65％固含量才能有效固化的问题，而且减少溶剂污染、减少成本，提高可控性。
上述技术方案中，微米填料的粒径为微米级，优选200～350微米，克服了现有技术认为纳米填料才适用的偏见，有意限定200～350微米粒径的填料，获得了良好的分散性、相容性以及发挥优异的耐磨性。
上述技术方案中，步骤(1)中，加入过碳酸钠的时间为10～15分钟；搅拌的时间为30分钟；再次搅拌的时间为15分钟；第三次搅拌的时间为50分钟；真空热处理的温度为120℃，真空度不做限定；煅烧的温度为550℃，时间为1.5小时；块料粉碎得到微米填料时的粉碎为现有技术。过碳酸钠的加入可以提供气泡混合效果，相比直接加入其他钠盐可以提高各元素混匀性能，还可以提供钠元素，助于树脂的反应。本发明新设计的填料粉碎后为不规则形状，而非现有规则(圆形等)填料，可以与钢板上的微米铜粉产生较好的界面作用，增加耐磨效果，而且填料含有钌元素，可以提高填料的耐磨性以及树脂体系的性能，从而得到耐磨优异的复合材料层。
上述技术方案中，步骤(2)中，加热搅拌的温度为95℃，时间为30分钟；再次搅拌的温度为115℃，时间为90分钟；继续搅拌的温度为115℃，时间为30分钟；最后搅拌的温度为135℃，时间为20分钟；敲碎为现有技术。利用几个小分子化合物加入高分子基体中，可以提高热处理时体系的反应能力以及固化后的粘接性能，并且理论上，烯丙基硼酸与苯甲醛可以生成醇，对环氧以及氰酸酯的混合、反应有利；二氧化锰的加入可以在热处理时提高反应性。
上述技术方案中，步骤(3)中，有机溶剂为丙酮与乙醇的混合溶剂，优选丙酮与乙醇的质量比为2∶1；搅拌的时间为30分钟；再次搅拌的时间为75分钟。在限定树脂体系下，本发明可以采用低毒性、易挥发溶剂，既符合环保工业发展要求，又提高生产可控性，关键是涂覆在钢板表面的复合材料中，溶剂残留量少、挥发容易，解决现有热处理会产生各种缺陷的问题。
上述技术方案中，涂覆为喷涂，具体喷涂为现有技术；热处理的工艺为75℃/10分钟+140℃/25分钟+240℃/15分钟，利用本发明的浆料可以实现复合材料在钢板表面的固化粘接，现有技术热处理温度太高，牺牲了高分子保全了一些无机耐磨组分比如二硫化钼等。本发明另开思路，在铜粉表面以及间隙引入高分子复合材料，充分发挥了高分子复合材料的粘接性能、耐磨性能；其中带有铜粉的钢板可以采用现有技术烧结得到。
本发明通过工艺选择，在反应过程中，原料之间相互接触的概率更高，在混合过程避免反应过度造成热反应不均，热时反应速度更快，交联网络生成率更高；通过调节搅拌、热反应温度与时间，控制混合时反应程度，方法设计巧妙且合理；通过添加添加剂包括无机材料、金属化合物等，增加了树脂基体复合材料的耐磨强度。
具体实施方式
实施例一 一种阻燃耐磨轴承用浆料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将100g六水合硝酸镍、80g三氯化钌、100g尿素加入1Kg水中，搅拌30分钟后加入35g云母粉；再次搅拌15分钟后加入20g过碳酸钠与150g磷酸铝，其中过碳酸钠在15分钟加完，第三次搅拌50分钟后得到填料混合物；然后将混合物倒入平盘后真空120℃热处理，真空环境为常规真空烘箱，得到粉料；然后将粉料550℃煅烧1.5小时得到块料；最后将块料粉碎得到粒径为200～350微米的微米填料；
(2)将180g烯丙基硼酸加入1000g氰酸酯中，95℃加热搅拌30分钟后加入120g二乙基苯磷酸酯与100g四乙氧基硅烷，115℃再次搅拌90分后加入800g三缩水甘油基三聚异氰酸酯单体、150g异十三烷基丙烯酸酯，115℃继续搅拌30分钟后加入250g苯甲醛、20g醋酸锰；最后135℃搅拌20分钟后倒入平盘内，自然冷却后敲碎得到树脂体系；
(3)将1000g树脂体系加入1000g丙酮与500g乙醇的混合溶剂中，搅拌30分钟后加入300g微米填料、100g聚己内酯二元醇；再次搅拌75分钟后得到固含量为83％的阻燃耐磨轴承用浆料，可以通过添加溶剂或者调节搅拌速度控制。
(4)将上述阻燃耐磨轴承用浆料喷涂于现有带有铜粉的钢板上，热处理得到耐磨轴承材料，热处理的工艺为75℃/10分钟+140℃/25分钟+240℃/15分钟。
对比例一
将实施例一的微米填料替换为现有耐磨轴承用二硫化钼、二氧化硅、石墨的混合物，其余与实施例一一致。
对比例二
将实施例一的过碳酸钠、磷酸铝去除，其余与实施例一一致。
对比例三
将实施例一的三氯化钌去除，其余与实施例一一致。
对比例四
将实施例一的醋酸锰去除，其余与实施例一一致。
对比例五
将实施例一的聚己内酯二元醇去除，其余与实施例一一致。
表1轴承材料性能表征
表1为实施例以及对比例制备的轴承材料相关性能，其中采用布氏硬度分析仪对烧结后的钢板硬度进行测量，每张板中间和四角共五处测量，将阻燃耐磨轴承用浆料在模具中固化后测试氧指数；可以明显看出，本发明的产品具备优异的综合性能，尤其是耐磨性；同时用3mol/L氢氧化钠溶液、3mol/L氯化钠溶液和3mol/L的醋酸溶液分别进行耐腐蚀测试，时间为50小时，实施例产品耐磨表面未有发生变化，保持了原有的状态，具有良好的耐腐蚀效果，对比例一产品表面出现明显腐蚀现象，颜色略发黄，对比例二产品表面无变化，对比例三产品表面轻微腐蚀，对比例四产品表面轻微腐蚀，对比例五产品表面轻微腐蚀。

Claims (7)

1.一种阻燃耐磨轴承用浆料，其特征在于，所述阻燃耐磨轴承用浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将六水合硝酸镍、三氯化钌、尿素加入水中，搅拌后加入云母粉；再次搅拌后加入过碳酸钠与磷酸铝，第三次搅拌后得到填料混合物；然后将混合物置入平盘后真空热处理，得到粉料；然后将粉料煅烧得到块料；最后将块料粉碎得到微米填料；
(2)将烯丙基硼酸加入氰酸酯中，加热搅拌后加入二乙基苯磷酸酯与四乙氧基硅烷，再次搅拌后加入三缩水甘油基三聚异氰酸酯单体、异十三烷基丙烯酸酯，继续搅拌后加入苯甲醛、醋酸锰；最后搅拌后置入平盘内，自然冷却后敲碎得到树脂体系；
(3)将树脂体系加入有机溶剂中，搅拌后加入微米填料、聚己内酯二元醇；再次搅拌后得到阻燃耐磨轴承用浆料。
2.根据权利要求1所述阻燃耐磨轴承用浆料，其特征在于，六水合硝酸镍、三氯化钌、尿素、水、云母粉、过碳酸钠、磷酸铝的质量比为10∶8∶10∶100∶35∶2∶15；烯丙基硼酸、氰酸酯、二乙基苯磷酸酯、四乙氧基硅烷、三缩水甘油基三聚异氰酸酯单体、异十三烷基丙烯酸酯、苯甲醛、醋酸锰的质量比为18∶100∶12∶10∶80∶15∶25∶2；树脂体系、微米填料、聚己内酯二元醇的质量比为100∶30∶10。
3.根据权利要求1所述阻燃耐磨轴承用浆料，其特征在于，阻燃耐磨轴承用浆料的固含量为82～83％；微米填料的粒径为200～350微米。
4.根据权利要求1所述阻燃耐磨轴承用浆料，其特征在于，步骤(1)中，加入过碳酸钠的时间为10～15分钟；搅拌的时间为30分钟；再次搅拌的时间为15分钟；第三次搅拌的时间为50分钟；真空热处理的温度为120℃；煅烧的温度为550℃，时间为1.5小时。
5.根据权利要求1所述阻燃耐磨轴承用浆料，其特征在于，步骤(2)中，加热搅拌的温度为95℃，时间为30分钟；再次搅拌的温度为115℃，时间为90分钟；继续搅拌的温度为115℃，时间为30分钟；最后搅拌的温度为135℃，时间为20分钟。
6.根据权利要求1所述阻燃耐磨轴承用浆料，其特征在于，步骤(3)中，有机溶剂为丙酮与乙醇的混合溶剂；搅拌的时间为30分钟；再次搅拌的时间为75分钟。
7.根据权利要求6所述阻燃耐磨轴承用浆料，其特征在于，丙酮与乙醇的质量比为2∶1。
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