CN110330941A - 一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料及其制备方法。包括：(1)以离子液体为芯材，以氧化石墨烯和热塑性树脂的复合材料为壁材，制备出包含固‑液体系润滑填料的离子液体@氧化石墨烯/热塑性树脂自润滑微胶囊。(2)将离子液体@氧化石墨烯/热塑性树脂、二苯甲烷型双马来酰亚胺和二烯丙基双酚A混合加热使其完全熔融后将其倒入模具进行阶段升温固化，再对其进行后处理，得离子液体@氧化石墨烯/热塑性树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。本发明使得材料在摩擦过程中能够实现自润滑以延长其使用寿命，并拓宽其应用范围，使其在油敏材料和无油污染条件下也能使用。

Description

一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于聚合物基摩擦材料科学技术领域，涉及一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料及其制备方法。
背景技术
双马来酰亚胺(BMI)树脂作为先进聚合物复合材料的基体之一，具有聚合物材料的质轻、刚性大、机械强度高、耐腐蚀，易加工等特点，在航空航天、电子材料、机械等领域得到了广泛应用。但其脆性大、摩擦系数高、易磨损的缺点导致其在摩擦材料的应用中遭遇巨大阻力。
为提高双马来酰亚胺的抗磨性能，一般需要复合一些抗磨材料，例如石墨烯(G)、离子液体(ILs)等。
石墨烯(G)作为一种由单层碳原子通过sp2杂化组成的二维碳材料，其极佳的机械性能、导热性能和自润滑性以及大的比表面积等特点，使其引入聚合物基体中后，不仅能够在摩擦件表面形成自润滑转移膜，显著提高其复合材料的减摩、抗磨性能，而且能够显著提高其复合材料与摩擦学性能相关的力学和热学性能。但其具有热不稳定性，同时在聚合物基体中分散性差且片层极易叠加，从而限制了其广泛应用。
离子液体(ILs)是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的室温熔融盐，具有低的挥发性、强的表面吸附性、耐燃性以及高的热稳定性等优异性能。其能够在摩擦副表面形成高效吸附膜和发生摩擦化学反应，从而具有较低的摩擦系数和较好的抗磨损性，但直接将离子液体应用于摩擦领域，不适用于油敏材料或无油污染的操作条件，并且相比于固体润滑填料，离子液体的承载能力也较差。
由此可见，简单的将石墨烯(G)、离子液体(ILs)与双马来酰亚胺复合，无法真正提高双马来酰亚胺的耐磨性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料及其制备方法，获得具有低摩擦系数且超长耐磨的双马来酰亚胺基自润滑摩擦复合材料。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，自润滑微胶囊的制备
步骤1.1，将氧化石墨烯和热塑性树脂加入有机溶剂中，搅拌分散均匀，得到壁材前驱体；将乳化剂和离子液体加入水，混合均匀，得到芯材前驱体；
步骤1.2，将芯材前驱体和壁材前驱体混合，搅拌使有机溶剂挥发，对得到的产物进行洗涤、干燥，得自润滑微胶囊；
步骤2，自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备
步骤2.1，将自润滑微胶囊、二苯甲烷型双马来酰亚胺和二烯丙基双酚A混合，加热熔融，得到熔融体。
步骤2.2，将熔融体倒入模具中，再将模具置于真空干燥箱中，抽真空除气泡至无气泡溢出后，进行阶段升温固化，得到固化产物；
步骤2.3，将固化产物进行热处理，得自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料。
优选的，步骤1.1中，热塑性树脂为聚砜树脂、聚氨酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚醚酮、聚芳醚腈或聚碳酸酯树脂。
优选的，步骤1.1中，离子液体为1-甲基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体、1-(1-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑六氟乙酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体、l-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体中的一种或者多种的复合。
优选的，步骤1.1中，乳化剂为聚乙烯醇、伯醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、二十烷酸聚氧乙烯酯、2-乙基己基对甲氧基月桂酸酯或二甲基聚硅氧烷聚醚。
优选的，步骤1.1中，按照质量份数计，各原料用量为：氧化石墨烯1～5份，热塑性树脂1～10份，乳化剂0.8～8份，离子液体4～40份。
优选的，步骤2中，自润滑微胶囊在自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料中质量占比为1.4％～35.8％。
优选的，步骤2.1中，加热熔融的温度为130～150℃。
优选的，步骤2.2具体是：将熔融体倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于130～160℃的真空干燥箱中，抽真空除气泡至无气泡溢出后，进行阶段升温固化，固化工艺为150℃保温2h，再升温至180℃保温2h，再升温至220℃保温4h。
优选的，步骤2.3中，热处理温度为230℃～300℃。
采用所述的制备方法得到的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过结构设计的方法，首先，以离子液体为芯材，以带有活性官能团的氧化石墨烯(GO)和热塑性树脂的复合材料为壁材，采用溶剂挥发法从W/O乳液液滴中相分离形成固态的聚合物壳，将液态的离子液体包裹在其内部，制备出包含固-液体系润滑填料的自润滑微胶囊。通过π-π相互作用将GO固定于微胶囊壁层，防止其片层在热处理过程中发生聚集或叠加。同时，离子液体以芯材形式存在于微胶囊内部，不仅提高了离子液体的承载能力，而且避免了其直接应用于外部润滑时造成的大量浪费，拓宽其在油敏环境、无油污操作条件下的应用。最后，通过将自润滑微胶囊引入双马来酰亚胺树脂基体中并以液体形式固定，通过浇注成型法制备出自润滑微胶囊/BMI复合材料，实现对双马来酰亚胺复合材料通过固-液润滑填料协同改善其摩擦学性能的目的。通过固-液复合润滑填料的协同作用使得聚合物复合材料在摩擦过程中形成自润滑转移膜，从而在摩擦过程中能够实现自润滑以降低其损耗。
附图说明
图1为扫描电子显微镜照片，a为离子液体@聚砜树脂微胶囊，图b为离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明首先以润滑性能优异且热氧化稳定性好的离子液体作为液体润滑芯材，以固体润滑剂氧化石墨烯和热稳定性好的热塑性树脂作为其壁材，构筑出包覆离子液体的微胶囊结构。然后，通过将自润滑微胶囊引入力学和热学性能优异的双马来酰亚胺树脂中，使得其摩擦学性能得以提升。
其具体实验步骤如下：
步骤1，自润滑微胶囊的制备
步骤1.1，将1～5份氧化石墨烯、1～10份热塑性树脂混合后，再向其中加入100～800份有机溶剂，在一定温度下搅拌使氧化石墨烯在热塑性树脂中分散均匀，得到壁材前驱体。
步骤1.2，将0.8～8份乳化剂和4～40份离子液体、200～1500份去离子水混合后，在一定温度下进行搅拌，直到混合均匀，得到芯材前驱体。
步骤1.3，将步骤1.2中芯材前驱体加入步骤1.1的壁材前驱体中，在一定温度下搅拌使有机溶剂快速挥发，保持一段时间后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱中于一定温度下烘干，即得离子液体@氧化石墨烯/热塑性树脂自润滑微胶囊。
步骤2，离子液体@氧化石墨烯/热塑性树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备
首先，将1～30份的离子液体@氧化石墨烯/热塑性树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A混合后在130～150℃加热使其完全熔融。其次，将其倒入预热30min以上的模具中，再将其置于130～160℃的真空干燥箱中，抽真空除气泡至无气泡溢出后，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在230℃～300℃下后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/热塑性树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
本发明中所述构筑壁层的热塑性树脂材料可以是聚砜树脂、聚氨酯、聚苯硫醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚醚酮、聚芳醚腈、聚碳酸酯树脂等。
所述离子液体可以是1-甲基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体、1-(1-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑六氟乙酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体、l-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体等一种或者多种复合的离子液体。
所述乳化剂可以是聚乙烯醇、伯醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、二十烷酸聚氧乙烯酯、2-乙基己基对甲氧基月桂酸酯或二甲基聚硅氧烷聚醚。
所述自润滑微胶囊在自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料中质量占比1.4％～35.8％。
实施实例1：
步骤(1)将1份氧化石墨烯、1份聚砜树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入100份二氯甲烷进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚砜树脂中分散均匀。
步骤(2)将0.8份聚乙烯醇(PVA)和4份1-(1-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐离子液体、200份去离子水加入100mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将1份的离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在130℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于130℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在240℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
对得到的离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦学性能进行测试，其摩擦系数为0.2918，磨损量为0.0368g。与纯双马来酰亚胺树脂相比，其摩擦系数及磨损量得到降低。
实施实例2：
步骤(1)将2份氧化石墨烯、2份聚苯硫醚树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入200份二氯甲烷进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚苯硫醚树脂中分散均匀。
步骤(2)将1.6份十二烷基苯磺酸钠和3份1-(1-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐离子液体和3份1-甲基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体、300份去离子水加入100mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚苯硫醚树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将7份的离子液体@氧化石墨烯聚苯硫醚树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在140℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于140℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在250℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/聚苯硫醚树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与纯双马来酰亚胺树脂相比，所得离子液体@氧化石墨烯/聚苯硫醚树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦系数由0.35降至0.24，磨损量由0.089降至0.028g。
实施实例3：
步骤(1)将2份氧化石墨烯、3份聚醚酰亚胺树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入300份二氯甲烷进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚醚酰亚胺树脂中分散均匀。
步骤(2)将2.5份伯醇聚氧乙烯醚和10份1-甲基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体、500份去离子水加入250mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚醚酰亚胺树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将10份的离子液体@氧化石墨烯/聚醚酰亚胺树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在140℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于140℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在260℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得到的离子液体@氧化石墨烯/聚醚酰亚胺树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与纯双马来酰亚胺树脂相比，所得离子液体@氧化石墨烯/聚醚酰亚胺树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦系数由0.35降至0.20，磨损量由0.089降至0.017g。
实施实例4：
步骤(1)将2.5份氧化石墨烯、4份聚酰胺酰亚胺树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入400份丙酮进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚酰胺酰亚胺树脂中分散均匀。
步骤(2)将2份壬基酚聚氧乙烯醚和10份1-丁基-3-甲基咪唑六氟乙酸盐离子液体、500份去离子水加入250mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚酰胺酰亚胺树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将15份的离子液体@氧化石墨烯聚酰胺酰亚胺树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在140℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于140℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在250℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/聚酰胺酰亚胺树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与纯双马来酰亚胺树脂相比，所得离子液体@氧化石墨烯/聚酰胺酰亚胺树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦系数由0.35降至0.22，磨损量由0.089降至0.021g。
实施例5：
步骤(1)将3.5份氧化石墨烯、6份聚氨酯树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入500份丙酮进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚氨酯树脂中分散均匀。
步骤(2)将2.5份壬基酚聚氧乙烯醚和10份1-丁基-3-甲基咪唑六氟乙酸盐离子液体、700份去离子水加入250mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚氨酯树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将10份的离子液体@氧化石墨烯聚氨酯树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在140℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于140℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在250℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/聚氨酯树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与纯双马来酰亚胺树脂相比，所得离子液体@氧化石墨烯/聚氨酯树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦系数由0.35降至0.24，磨损量由0.089降至0.028g。
实施实例6：
步骤(1)将3份氧化石墨烯、7份聚醚醚酮树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入500份二氯甲烷进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚醚醚酮树脂中分散均匀。
步骤(2)将4份二十烷酸聚氧乙烯酯(PVA)和20份1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体、800份去离子水加入500mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚醚醚酮树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将10份的离子液体@氧化石墨烯/聚醚醚酮树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在150℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于150℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在250℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/聚醚醚酮树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与纯双马来酰亚胺树脂相比，所得离子液体@氧化石墨烯/聚醚醚酮树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦系数由0.35降至0.17，磨损量由0.089降至0.011g。
实施实例7：
步骤(1)将4份氧化石墨烯、8份聚芳醚腈树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入400份二氯甲烷进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚芳醚腈树脂中分散均匀。
步骤(2)将6份二甲基聚硅氧烷聚醚和30份1-(1-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1100份去离子水加入500mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚芳醚腈树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将15份的离子液体@氧化石墨烯/聚芳醚腈树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在140℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于150℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在250℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/聚芳醚腈树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与纯双马来酰亚胺树脂相比，所得离子液体@氧化石墨烯/聚芳醚腈树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦系数由0.35降至0.22，磨损量由0.089降至0.014g。
实施实例8：
步骤(1)将5份氧化石墨烯、10份聚碳酸酯树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入800份二氯甲烷进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，在25℃下搅拌使氧化石墨烯在聚碳酸酯树脂中分散均匀。
步骤(2)将8份2-乙基己基对甲氧基月桂酸酯和40份l-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体、1500份去离子水加入500mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@氧化石墨烯/聚碳酸酯树脂自润滑微胶囊。
步骤(4)将25份的离子液体@氧化石墨烯/聚碳酸酯树脂自润滑微胶囊、40份的二苯甲烷型双马来酰亚胺和30份的二烯丙基双酚A加入烧杯中，在140℃加热熔融，倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于150℃的真空干燥箱中，在真空干燥箱中抽真空除气泡至无气泡溢出，进行阶段升温固化(固化工艺为150℃/2h+180℃/2h+220℃/4h)，然后自然冷却。最后，再在300℃下对固化后的复合材料后处理2h，即得离子液体@氧化石墨烯/聚碳酸酯树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与纯双马来酰亚胺树脂相比，所得离子液体@氧化石墨烯/聚碳酸酯树脂自润滑微胶囊/双马来酰亚胺树脂复合材料摩擦系数由0.35降至0.24，磨损量由0.089降至0.028g。
对比例
步骤(1)将1份聚砜树脂加入250mL三口烧瓶中，再向其中加入100份二氯甲烷进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min。
步骤(2)将0.8份聚乙烯醇(PVA)和4份1-(1-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐离子液体、200份去离子水加入100mL烧杯中，在55℃的磁力搅拌水浴锅中进行搅拌，直到混合均匀。
步骤(3)将步骤(2)中混合溶液加入步骤(1)混合溶液中，在水浴温度55℃，搅拌速度400r/min的条件下使有机溶剂快速挥发，持续搅拌60min后对产物进行洗涤抽滤并在真空干燥箱80℃下烘干4h以上，即得离子液体@聚砜树脂自润滑微胶囊。
利用扫描电子显微镜对实施例1制备出的微胶囊形貌进行表征。如图1所示，其中，a为离子液体@聚砜树脂微胶囊，粒径约为50μm左右，其表面结构致密，没有裂纹或凹陷，具有规整的球形结构，表面较光滑；b为离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊，b中插图为放大图。与离子液体@聚砜树脂微胶囊相比，离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊具有与离子液体@聚砜树脂微胶囊粒径大小相似的球形结构，但能明显看到其表面较粗糙，由此可证明微胶囊外壁层包覆上了氧化石墨烯，制备出了离子液体@氧化石墨烯/聚砜树脂自润滑微胶囊。
本发明提供了一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其壁层采用石墨烯和热塑性树脂双层包覆，以弥补单一热塑性树脂壁材耐磨性能差等缺点，离子液体以芯材形式存在于微胶囊内部，提高了离子液体的承载能力，拓宽其在油敏环境、无油污操作条件下的应用；将自润滑微胶囊引入双马来酰亚胺中，构筑出具有低摩擦系数且超长耐磨的双马来酰亚胺基自润滑摩擦复合材料，使得材料在摩擦过程中能够实现自润滑以延长其寿命，并且拓宽其应用范围，使其在油敏材料和无油污染条件下也能使用。

Claims (10)

1.一种自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，自润滑微胶囊的制备
步骤1.1，将氧化石墨烯和热塑性树脂加入有机溶剂中，搅拌分散均匀，得到壁材前驱体；将乳化剂和离子液体加入水，混合均匀，得到芯材前驱体；
步骤1.2，将芯材前驱体和壁材前驱体混合，搅拌使有机溶剂挥发，对得到的产物进行洗涤、干燥，得自润滑微胶囊；
步骤2，自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备
步骤2.1，将自润滑微胶囊、二苯甲烷型双马来酰亚胺和二烯丙基双酚A混合，加热熔融，得到熔融体；
步骤2.2，将熔融体倒入模具中，再将模具置于真空干燥箱中，抽真空除气泡至无气泡溢出后，进行阶段升温固化，得到固化产物；
步骤2.3，将固化产物进行热处理，得自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料。
2.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，热塑性树脂为聚砜树脂、聚氨酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚醚酮、聚芳醚腈或聚碳酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，离子液体为1-甲基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体、1-(1-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑六氟乙酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体、l-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体中的一种或者多种的复合。
4.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，乳化剂为聚乙烯醇、伯醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、二十烷酸聚氧乙烯酯、2-乙基己基对甲氧基月桂酸酯或二甲基聚硅氧烷聚醚。
5.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，按照质量份数计，各原料用量为：氧化石墨烯1～5份，热塑性树脂1～10份，乳化剂0.8～8份，离子液体4～40份。
6.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，自润滑微胶囊在自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料中质量占比为1.4％～35.8％。
7.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2.1中，加热熔融的温度为130～150℃。
8.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2.2具体是：将熔融体倒入预热30min以上的模具中，再将模具置于130～160℃的真空干燥箱中，抽真空除气泡至无气泡溢出后，进行阶段升温固化，固化工艺为150℃保温2h，再升温至180℃保温2h，再升温至220℃保温4h。
9.根据权利要求1所述的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2.3中，热处理温度为230℃～300℃。
10.采用权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的自润滑微胶囊/双马来酰亚胺摩擦复合材料。
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