CN113025410A - 一种新型微纳米多组元复合雪蜡及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于运动器械减阻技术领域的一种新型微纳米多组元复合雪蜡及其制备工艺。所述复合雪蜡由主材和辅材构成；主材为固体蜡，辅材为微纳米减阻粒子；微纳米减阻粒子中包含1wt％‑100wt％的润滑油微存储体；复合雪蜡中固体蜡的质量分数≥60％。应用过程中，当摩擦过程触发时，液体润滑剂从微存储体释放到界面，有效改善运动器件的摩擦学性能，降低器械与冰雪界面之间的摩擦阻力，最终提高运动成绩；所述工艺所需设备简易，可操作性强，易于放大生产，得到的雪蜡特别适用于冰雪器械表面如雪板、雪车底面的润滑处理。

Description

一种新型微纳米多组元复合雪蜡及其制备工艺
技术领域
本发明属于运动器械减阻技术领域，尤其涉及一种新型微纳米多组元复合雪蜡及其制备工艺。
背景技术
雪蜡是一种用于滑雪板和平底雪橇等滑行器械底部的材料，运动过程中能够改善雪板底板摩擦状态，减少运动阻力。雪蜡作为雪上项目必备辅助材料，在世界顶尖的滑雪竞技比赛以及日常的滑雪运动中发挥重要作用。运动科学的相关研究表明，雪蜡使用的合理性和精准性已成为赢得比赛的重要因素。2016年国家队训练赛事监控的数据表明，正确使用雪板雪蜡将使我国运动员成绩在中长距离上提高10-60秒，在短距离上提高5-10秒。
上世纪80年代以前都是采用石蜡作为雪蜡，之后是在石蜡中加入一些添加剂来改善性能；80年代末期含氟化合物雪蜡出现，直到本世纪初，基本都是采用氟化物和石蜡的混合物作为雪蜡。然而2020年10月，国际滑雪联合会(FIS)在其理事会秋季会议上宣布2021-2022雪季执行“氟化物禁令”，意味着国际滑雪联合会旗下所有赛事中将禁用含有氟化物的雪板蜡。
基于上述背景，开发新型环保雪蜡对填补当前高性能雪蜡产品空缺、提高运动表现具有重要意义。传统的外部润滑方式，即润滑剂直接添加到两个摩擦界面上的方式，存在液体润滑剂易泄漏、补给繁琐等问题。润滑油微存储体的提出，将有效地改善液体润滑剂在基体材料中的存在状态，极大的丰富和拓宽液体润滑剂的应用领域。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种新型微纳米多组元复合雪蜡，所述复合雪蜡由主材和辅材构成；其中，主材为固体蜡，辅材为微纳米减阻粒子；复合雪蜡中固体蜡的质量分数≥60wt％，余量为微纳米减阻粒子；
微纳米减阻粒子中包含润滑油微存储体；
润滑油微存储体为含油胶囊和/或含油多孔树脂；含油胶囊和含油多孔树脂以任意比例组成；
固体蜡为小烛树蜡/堪地里蜡、日本精蜡、棕榈蜡、米糠蜡、蓖麻蜡、蜂蜡、虫白蜡、羊毛蜡、鲸蜡、褐煤蜡、石蜡、微晶蜡、费托蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯一乙酸乙烯共聚蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种按任意比例组成。
微纳米减阻粒子中还包括固体润滑剂。
所述微纳米减阻粒子中润滑油微存储体的占比为1wt％-100wt％，余量为固体润滑剂。
固体润滑剂为黑磷与石墨烯、氧化石墨烯、、二硫化钼、二硫化钨、石墨中的一种或几种组成。
所述含油胶囊或含油多孔树脂中包含润滑油；润滑油的质量分数为10wt％-80wt％。
多孔树脂为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯中的一种或多种组成；
润滑油为基础油、合成油、植物油、动物油、离子液体中的一种或几种任意比例混合而成。
润滑油微存储体的粒径为70nm-2μm。
一种新型微纳米多组元复合雪蜡的制备工艺，具体步骤为：
1)固态蜡加热搅拌得到液态蜡，加热温度为50-150℃；
2)称取微纳米减阻粒子，搅拌条件下加入液态石蜡，获得混合均匀的液态物料；
3)将液态物料真空脱泡处理10-48h后将液态物料注模成型；
4)冷却固化得到复合雪蜡。
所述微纳米减阻粒子由润滑油微存储体直接得到；或由润滑油微存储体和固体润滑剂混合得到。
含油胶囊依照专利CN 110564260制备。
本发明的有益效果在于：
1.本发明提供一种新型微纳米多组元复合雪蜡，获得固态系列雪蜡产品，即将包含液体润滑油的润滑油微存储体用作雪蜡的添加剂，当摩擦过程触发时，液体润滑剂从润滑油微存储体释放到界面，有效改善运动器件的摩擦学性能，降低器械与冰雪界面之间的摩擦阻力，最终提高运动成绩。
2.本发明所用材料和雪蜡产品中均不含氟，不会对环境造成污染，属于环境友好型高性能雪蜡，克服了现有技术中必须添加氟带来的缺陷。
3.本发明制备工艺所需设备简易，可操作性强，易于放大生产，得到的雪蜡特别适用于冰雪器械表面如雪板、雪车底面的润滑处理。
附图说明
图1为含油胶囊的扫描电镜图；
图2为现有商业雪蜡与本发明复合雪蜡的摩擦系数对比图
图3为新型微纳米多组元复合雪蜡的实物图；
图4为含油多孔树脂的扫描电镜图；
图5为本申请复合雪蜡应用过程示意图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
含油胶囊依照专利CN 110564260制备。
实施例1
制备复合雪蜡：
1)首先将800g的固体石蜡加入到原料罐中进行加热，温度为50℃，搅拌熔化后得到液体蜡；
2)加入200g含油胶囊(胶囊芯材为基础油60wt.％PAO6、粒径为2μm，该含油胶囊的扫描电镜照片如图1所示)，继续搅拌得到混合的液态物料；
3)液态物料真空脱泡10h后经原料罐的过滤器过滤，然后将其浇注到事先进行脱模剂处理的模具里；
4)冷却水间接冷却固化成型，最后从模具中起出成型的复合雪蜡产品。如图5所示，应用到雪板上，运动滑行过程中，当摩擦过程触发时，液体润滑剂从微存储体释放到界面，有效改善运动器件的摩擦学性能，降低器械与冰雪界面之间的摩擦阻力，最终提高运动成绩。
为了对比新型微纳米多组元复合雪蜡与商业雪蜡的润滑性能，我们将两种雪蜡进行了摩擦学性能测试，由图2的结果可知，本发明提供的新型微纳米多组元复合雪蜡摩擦系数为0.04，润滑性能优于所购买的商业雪蜡(摩擦系数为0.06)。
实施例2
1)首先将650g的聚乙烯蜡加入到原料罐中进行加热，温度为120℃，搅拌熔化后得到液体蜡；
2)加入300g含油胶囊(胶囊芯材为离子液体30wt.％、粒径为500nm)和50g固体润滑剂(黑磷20g，二硫化钼30g)，继续搅拌得到混合的液态物料；
3)液态物料真空脱泡24h后经原料罐的过滤器过滤，然后将其浇注到事先进行脱模剂处理的模具里；
4)冷却水间接冷却固化成型，最后从模具中起出成型产品，产品实物如图3所示。
实施例3
1)首先将500g聚乙烯蜡和400g聚丙烯蜡加入到原料罐中进行加热，温度为150℃，搅拌熔化后得到液体蜡；
2)加入50g聚氯乙烯多孔树脂(多孔树脂吸附了50wt.％亚麻籽油，扫描电镜如图4所示)和50g固体润滑剂(二硫化钨10g、黑磷40g)，继续搅拌得到混合的液态物料；
3)将液态物料真空脱泡48h后经原料罐的过滤器过滤，然后将其浇注到事先进行脱模剂处理的模具里；
4)冷却水间接冷却固化成型，最后从模具中起出成型产品。
实施例4
1)首先将800g氧化聚乙烯蜡加入到原料罐中进行加热，温度为100℃，搅拌熔化后得到液体蜡；
2)加入150g含油胶囊(胶囊芯材为二甲基硅油60wt.％、粒径为200nm)和50g固体润滑剂(黑磷20g、石墨30g)，继续搅拌得到混合的液态物料；
3)将液态物料真空脱泡48h后经原料罐的过滤器过滤，然后将其浇注到事先进行脱模剂处理的模具里；
4)冷却水间接冷却固化成型，最后从模具中起出成型产品。
实施例5
实施例5与实施例1的不同之处是，所加固体石蜡的质量为900g，胶囊的质量为100g。
实施例6
实施例6与实施例1的不同之处是，所加固体石蜡的质量为950g，胶囊的质量为50g。
实施例7
实施例7与实施例1的不同之处是，所加含油胶囊芯材质量分数为70％，粒径为2μm。
实施例8
实施例8与实施例2的不同之处是，所加聚乙烯蜡的质量为800g，含油胶囊的质量为150g。
实施例9
实施例9与实施例2的不同之处是，所加聚乙烯蜡的质量为850g，含油胶囊的质量为80g，固体润滑剂70g(黑磷20g，二硫化钼50g)。
以上实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种新型微纳米多组元复合雪蜡，其特征在于，所述复合雪蜡由主材和辅材构成；其中，主材为固体蜡，辅材为微纳米减阻粒子；复合雪蜡中固体蜡的质量分数≥60wt％，余量为微纳米减阻粒子；
微纳米减阻粒子中包含润滑油微存储体；
润滑油微存储体为含油胶囊和/或含油多孔树脂；
固体蜡为小烛树蜡/堪地里蜡、日本精蜡、棕榈蜡、米糠蜡、蓖麻蜡、蜂蜡、虫白蜡、羊毛蜡、鲸蜡、褐煤蜡、石蜡、微晶蜡、费托蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯一乙酸乙烯共聚蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种按任意比例组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型微纳米多组元复合雪蜡，其特征在于，微纳米减阻粒子中还包括固体润滑剂。
3.根据权利要求2所述的一种新型微纳米多组元复合雪蜡，其特征在于，所述微纳米减阻粒子中润滑油微存储体的占比为1wt％-100wt％，余量为固体润滑剂。
4.根据权利要求2所述的一种新型微纳米多组元复合雪蜡，其特征在于，固体润滑剂为黑磷与石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、石墨中的一种或几种组成。
5.根据权利要求1所述的一种新型微纳米多组元复合雪蜡，其特征在于，所述含油胶囊或含油多孔树脂中包含润滑油；多孔树脂为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯中的一种或多种组成；润滑油的质量分数为10wt％-80wt％。
6.根据权利要求5所述的一种新型微纳米多组元复合雪蜡，其特征在于，润滑油为基础油、合成油、植物油、动物油、离子液体中的一种或几种任意比例混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种新型微纳米多组元复合雪蜡，其特征在于，润滑油微存储体的粒径为70nm-2μm。
8.一种新型微纳米多组元复合雪蜡的制备工艺，其特征在于，具体步骤为：
1)固态蜡加热搅拌得到液态蜡，加热温度为50-150℃；
2)称取微纳米减阻粒子，搅拌条件下加入液态石蜡，获得混合均匀的液态物料；
3)将液态物料真空脱泡处理10-48h后将液态物料注模成型；
4)冷却固化得到复合雪蜡。
9.根据权利要求8所述的一种新型微纳米多组元复合雪蜡的制备工艺，其特征在于，所述微纳米减阻粒子由润滑油微存储体直接得到；或由润滑油微存储体和固体润滑剂混合得到。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210625

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