CN114369484A - 一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂及其制备方法,属于润滑剂技术领域,该固体润滑剂包括下列组分:超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂,采用超高分子量聚乙烯颗粒制备纳米级颗粒与二硫化钼在具有胶粘剂的环境下进行复合,形成具有表面附着颗粒的片状材料,超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂按照重量百分比为:超高分子量聚乙烯颗粒20%~30%、二硫化钼15%~20%、胶粘剂12~18%、分散剂35%~45%;本发明提供的超高分子量聚乙烯固体润滑剂具有夹层颗粒结构,能够显著提高固体润滑剂的减摩性能,降低摩擦阻力,减少磨损量,达到节能降耗,延长设备使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明属于润滑剂技术领域,尤其涉及一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂及其制备方法。
背景技术
磨损是造成材料损耗的主要原因之一,据不完全统计,能源的1/3到1/2 消耗于摩擦和磨损;大约80%的机器零件失效是由于磨损引起的。据我国冶金矿山、农机、煤炭、电力和建材五个部门的不完全统计,每年仅备件消耗的钢材就在150万吨以上。我国每年因磨损造成球磨机磨球消耗近200万吨,球磨机和各种破碎机衬板消耗近50万吨,轧辊消耗近60万吨。磨损造成的经济损失十分巨大,我国每年由于磨损造成的材料损失和能源浪费高达10亿元,煤炭工业用的刮板输送机仅中部槽的磨损所造成的损失每年即高达1亿元。摩擦与磨损不仅消耗大量能源和材料,而且由于磨损导致零件失效后,修复或者替换零件,以及因此造成的停工给工业生产带来了巨大的损失。因此一些工业部门对于耐磨材料的需求越来越广泛,比如水泥工业的碾碎机、煤炭工业的粉碎机等都需要耐磨性能优异的材料。
在现有技术中,为了提升均耐磨性能,采用干式润滑剂取代油脂润滑,干式润滑剂是一种以界面润滑原理取代油脂流体润滑原理的新型高分子复合润滑材料,主要由主成膜物质(合成树脂、聚合油),次成膜物质(固体润滑材料)、极压抗磨剂及高聚物等添加剂组成,它具有高的抗极压性,能在摩擦界面间形成干式润滑膜,可以防止金属表面微观凸起穿透润滑膜,隔开摩擦副表面,从而起到减磨作用。专利名称为固体轮轨踏面摩擦剂的中国专利文献介绍了一种将二硫化钼、石墨粉、氮化硼粉状物掺入聚四氟乙烯、聚醋树脂和环氧树脂中,在20-90℃条件下固化成型的固体型轮轨、轮缘润滑剂。由其成型温度可知,其实际用于固化的树脂类材料是环氧树脂。装车试验表明,因该固体润滑剂的机械强度低而脆,经不起冲击、震动时极易碎裂,完全不具有实际应用价值。
因此在常用的固体润滑剂中,采用二硫化钼等层状材料,结合树脂进行复合制备吗,但均存在机械性能低,能量损失较大,且摩擦系数、磨损量还可进一步的提升空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂及其制备方法,本发明提供的超高分子量聚乙烯固体润滑剂能够显著提高固体润滑剂的减摩性能,降低摩擦阻力,减少磨损量,达到节能降耗,延长设备使用寿命的目的。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种纳米级超滑粉体减摩添加剂制备和使用方法。
该固体润滑剂包括下列组分:超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂,采用超高分子量聚乙烯颗粒制备纳米级颗粒与二硫化钼在具有胶粘剂的环境下进行复合,形成具有表面附着颗粒的片状材料,超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂按照重量百分比为:超高分子量聚乙烯颗粒20%~ 30%、二硫化钼15%~20%、胶粘剂12~18%、分散剂35%~45%。
优选的,所述胶粘剂采用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩醛、过氯乙烯树脂等其中一种。
优选的,所述分散剂采用乙二醇、甲醇、三甲基硅醇等其中一种。
本发明还提供了一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,采用前述所提供的超高分子量聚乙烯固体润滑剂组分,具体包括下列步骤:
①、制备纳米级超高分子量聚乙烯;
②、将得到的纳米级超高分子量聚乙烯进行油溶性改性;
③、添加得到的油溶性纳米级超高分子量聚乙烯按照质量百分比添加至分散剂中,充分机械搅拌均匀,得到混合均匀的均匀液体;
④、按照质量百分比添加相对应质量的二硫化钼至步骤③中的均匀液体中充分机械搅拌,至完全分散;
⑤、按照质量百分比添加胶粘剂添加至步骤④中得到的分散均匀液体中,加热搅拌至澄清溶液状;
⑥、将步骤⑤得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤3-5次,进行烘箱干燥,干燥时间为3-5d,干燥温度为60℃-75℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
优选的,所述步骤②中制备油溶性的纳米级超高分子量聚乙烯采用α-羟基酸、α-羟基丙酸、β-羟基酸等多羟基酸类,其中多羟基酸与纳米级超高分子量聚乙烯的质量比为5:0.1~0.5。
优选的,所述步骤①中的纳米级超高分子量聚乙烯具体制备方法为:
a、利用废旧的电缆线皮,通过螺杆挤出机,通过变频控制,电加热的途径,让原材料在螺筒内进行充分的融化、反应,挤出得到超高分子量聚乙烯,反应后得到液化超高分子量聚乙烯润滑剂,该物质在液体阶段,存放在储料罐中,经过压力泵进入恒温控制管道,再进去到雾化颗粒系统,进过高空自然冷却,形成超高分子量聚乙烯颗粒取用制备得到的超高分子量聚乙烯颗粒进行球磨,采用的磨球直径为1mm~5mm,其中,直径3mm以下的磨球与直径8mm以上磨球质量比为2:1,且磨球质量与超高分子量聚乙烯颗粒质量比为8:1,球磨转速 1700r/min,球磨时间6~8h,得到纳米级硅酸盐粉体;
b、将多羟基酸与超高分子量聚乙烯颗粒按照相对应质量比进行添加混合,采用机械搅拌0.5h~1h,超声反应4h~6h,控制反应温度为25℃。
优选的,所述步骤③中的机械搅拌采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为 25-35r/min,时间为25-35min。
优选的,所述步骤④中的机械搅拌采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为 25-35r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡。
优选的,所述步骤⑤中的加热搅拌采用恒温磁力搅拌器搅拌,搅拌温度为 65-80℃,搅拌速度为25-35r/min,时间为60-75min。
本发明的有益效果是:
(1)该固体润滑剂采用纳米级的高分子量聚乙烯,颗粒制备高分子基固体润滑剂,由于其具有超100万的分子量,在传统二维材料的基础上可以充分降低与金属摩擦使用过程中金属表面接触的接触面积,降低金属表面粗糙度,进而显著降低金属零部件之间的摩擦力,其摩擦系数可降低至0.2以下。
(2)该固体润滑剂,后期由于纳米颗粒的延展性良好形成自修复涂层的机理,同时添加利用胶粘剂进行粘合,形成夹层颗粒结构,整体支撑效果明显提高,增加金属表面硬度,进而提高金属的抗磨性能。
(3)该固体润滑剂添加有多羟基酸、有机脂肪酸生物的活化剂,其油溶性好,与不同油品匹配性好,还可进行润滑油体制备应用,应用范围广,经济效应高。
(4)该固体润滑剂,采用废旧的电缆线皮为原料进行加工,合理利用资源,减少成本,提高废物利用率。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并详细说明如下。
下面将对本发明实施例的纳米级超滑粉体减摩添加剂制备和使用方法作详细说明。
该固体润滑剂包括下列组分:超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂,采用超高分子量聚乙烯颗粒制备纳米级颗粒与二硫化钼在具有胶粘剂的环境下进行复合,形成具有表面附着颗粒的片状材料,超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂按照重量百分比为:超高分子量聚乙烯颗粒20%~ 30%、二硫化钼15%~20%、胶粘剂12~18%、分散剂35%~45%。
具体的,胶粘剂采用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩醛、过氯乙烯树脂等其中一种。
分散剂采用乙二醇、甲醇、三甲基硅醇等其中一种。
本发明还提供了一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,采用前述所提供的超高分子量聚乙烯固体润滑剂组分,具体包括下列步骤:
①、制备纳米级超高分子量聚乙烯;
②、将得到的纳米级超高分子量聚乙烯进行油溶性改性;
③、添加得到的油溶性纳米级超高分子量聚乙烯按照质量百分比添加至分散剂中,充分机械搅拌均匀,得到混合均匀的均匀液体;
④、按照质量百分比添加相对应质量的二硫化钼至步骤③中的均匀液体中充分机械搅拌,至完全分散;
⑤、按照质量百分比添加胶粘剂添加至步骤④中得到的分散均匀液体中,加热搅拌至澄清溶液状;
⑥、将步骤⑤得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤3-5次,进行烘箱干燥,干燥时间为3-5d,干燥温度为60℃-75℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
具体的,步骤②中制备油溶性的纳米级超高分子量聚乙烯采用α-羟基酸、α-羟基丙酸、β-羟基酸等多羟基酸类,其中多羟基酸与纳米级超高分子量聚乙烯的质量比为5:0.1~0.5。
具体的,步骤①中的纳米级超高分子量聚乙烯具体制备方法为:
a、利用废旧的电缆线皮,通过螺杆挤出机,通过变频控制,电加热的途径,让原材料在螺筒内进行充分的融化、反应,挤出得到超高分子量聚乙烯,反应后得到液化超高分子量聚乙烯润滑剂,该物质在液体阶段,存放在储料罐中,经过压力泵进入恒温控制管道,再进去到雾化颗粒系统,进过高空自然冷却,形成超高分子量聚乙烯颗粒取用制备得到的超高分子量聚乙烯颗粒进行球磨,采用的磨球直径为1mm~5mm,其中,直径3mm以下的磨球与直径8mm以上磨球质量比为2:1,且磨球质量与超高分子量聚乙烯颗粒质量比为8:1,球磨转速 1700r/min,球磨时间6~8h,得到纳米级硅酸盐粉体;
b、将多羟基酸与超高分子量聚乙烯颗粒按照相对应质量比进行添加混合,采用机械搅拌0.5h~1h,超声反应4h~6h,控制反应温度为25℃。
具体的,步骤③中的机械搅拌采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为25-35 r/min,时间为25-35min。
具体的,步骤④中的机械搅拌采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为25-35 r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡。
具体的,步骤⑤中的加热搅拌采用恒温磁力搅拌器搅拌,搅拌温度为65-80℃,搅拌速度为25-35r/min,时间为60-75min。
上述的废旧的电缆线皮,通过螺杆挤出机,通过变频控制,电加热的途径,让原材料在螺筒内进行充分的融化、反应,挤出得到超高分子量聚乙烯,其反应过程为超高分子量聚乙烯的聚合反应,为常规技术,本发明中不再赘述。
实施例1
选取超高分子量聚乙烯颗粒20g、二硫化钼15g、聚乙烯吡咯烷酮12g、乙二醇50ml。
首先制备油溶性高的纳米级超高分子量聚乙烯,具体包括下列步骤:采用的磨球直径为8mm,且磨球质量与硅酸盐粉体质量比为2:1,球磨转速1700r/min,球磨时间8h,得到纳米级超高分子量聚乙烯,在得到的纳米级超高分子量聚乙烯添加质量为纳米级超高分子量聚乙烯颗粒10倍的α-羟基酸,采用机械搅拌 0.5h,超声反应5h,控制反应温度为60℃,进行混合;
其次,制备超高分子量聚乙烯固体润滑剂:
添加得到的油溶性纳米级超高分子量聚乙烯按照质量添加至乙二醇中,采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为30r/min,时间为30min得到混合均匀的均匀液体;
按照质量添加相对应质量的二硫化钼至上述均匀液体中,搅拌速度为30 r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡,至完全分散;
按照质量添加聚乙烯吡咯烷酮添加至上述得到的分散均匀液体中,搅拌温度为70℃,搅拌速度为30r/min,时间为75min,至澄清溶液状;
将上述得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤5次,进行烘箱干燥,干燥时间为5d,干燥温度为60℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
实施例2
选取超高分子量聚乙烯颗粒25g、二硫化钼18g、聚乙烯吡咯烷酮15g、乙二醇55ml。
首先制备油溶性高的纳米级超高分子量聚乙烯,具体包括下列步骤:采用的磨球直径为8mm,且磨球质量与硅酸盐粉体质量比为2:1,球磨转速1700r/min,球磨时间8h,得到纳米级超高分子量聚乙烯,在得到的纳米级超高分子量聚乙烯添加质量为纳米级超高分子量聚乙烯颗粒10倍的α-羟基酸,采用机械搅拌 0.5h,超声反应5h,控制反应温度为60℃,进行混合;
其次,制备超高分子量聚乙烯固体润滑剂:
添加得到的油溶性纳米级超高分子量聚乙烯按照质量添加至乙二醇中,采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为30r/min,时间为30min得到混合均匀的均匀液体;
按照质量添加相对应质量的二硫化钼至上述均匀液体中,搅拌速度为30 r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡,至完全分散;
按照质量添加聚乙烯吡咯烷酮添加至上述得到的分散均匀液体中,搅拌温度为70℃,搅拌速度为30r/min,时间为75min,至澄清溶液状;
将上述得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤5次,进行烘箱干燥,干燥时间为5d,干燥温度为60℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
实施例3
选取超高分子量聚乙烯颗粒30g、二硫化钼20g、聚乙烯吡咯烷酮18g、乙二醇45ml。
首先制备油溶性高的纳米级超高分子量聚乙烯,具体包括下列步骤:采用的磨球直径为8mm,且磨球质量与硅酸盐粉体质量比为2:1,球磨转速1700r/min,球磨时间8h,得到纳米级超高分子量聚乙烯,在得到的纳米级超高分子量聚乙烯添加质量为纳米级超高分子量聚乙烯颗粒10倍的α-羟基酸,采用机械搅拌 0.5h,超声反应5h,控制反应温度为60℃,进行混合;
其次,制备超高分子量聚乙烯固体润滑剂:
添加得到的油溶性纳米级超高分子量聚乙烯按照质量添加至乙二醇中,采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为30r/min,时间为30min得到混合均匀的均匀液体;
按照质量添加相对应质量的二硫化钼至上述均匀液体中,搅拌速度为30 r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡,至完全分散;
按照质量添加聚乙烯吡咯烷酮添加至上述得到的分散均匀液体中,搅拌温度为70℃,搅拌速度为30r/min,时间为75min,至澄清溶液状;
将上述得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤5次,进行烘箱干燥,干燥时间为5d,干燥温度为60℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
对比例1
选取超高分子量聚乙烯颗粒25g、二硫化钼18g、乙二醇55ml。
首先制备油溶性高的纳米级超高分子量聚乙烯,具体包括下列步骤:采用的磨球直径为8mm,且磨球质量与硅酸盐粉体质量比为2:1,球磨转速1700r/min,球磨时间8h,得到纳米级超高分子量聚乙烯,在得到的纳米级超高分子量聚乙烯添加质量为纳米级超高分子量聚乙烯颗粒10倍的α-羟基酸,采用机械搅拌 0.5h,超声反应5h,控制反应温度为60℃,进行混合;
其次,制备超高分子量聚乙烯固体润滑剂:
添加得到的油溶性纳米级超高分子量聚乙烯按照质量添加至乙二醇中,采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为30r/min,时间为30min得到混合均匀的均匀液体;
按照质量添加相对应质量的二硫化钼至上述均匀液体中,搅拌速度为30 r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡,至完全分散;
将上述得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤5次,进行烘箱干燥,干燥时间为5d,干燥温度为60℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
对比例2
选取超高分子量聚乙烯颗粒25g、二硫化钼18g、聚乙烯吡咯烷酮15g、乙二醇55ml;
制备超高分子量聚乙烯固体润滑剂:
添加超高分子量聚乙烯按照质量添加至乙二醇中,采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为30r/min,时间为30min得到混合均匀的均匀液体;
按照质量添加相对应质量的二硫化钼至上述均匀液体中,搅拌速度为30 r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡,至完全分散;
按照质量添加聚乙烯吡咯烷酮添加至上述得到的分散均匀液体中,搅拌温度为70℃,搅拌速度为30r/min,时间为75min,至澄清溶液状;
将上述得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤5次,进行烘箱干燥,干燥时间为5d,干燥温度为60℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
将上述实施例1/2/3与对比例1/2进行对比摩擦试验,试验机采用环块式摩擦磨损试验机,试验材料采用轴承钢GCr15,在轴承钢GCr15表面充分涂覆得到的固体润滑剂,试验温度100℃,载荷70MPa,转速200r/min。试验结果表明如下下表:
摩擦系数 | 摩损量(mm<sup>3</sup>/N·m) | 维氏硬度(HV) | |
实施例1 | 0.1902 | 0.79X10<sup>-6</sup> | 385 |
实施例2 | 0.1856 | 0.74X10<sup>-6</sup> | 461 |
实施例3 | 0.1912 | 0.78X10<sup>-6</sup> | 423 |
对比例1 | 0.2765 | 0.50X10<sup>-5</sup> | 380 |
对比例1 | 0.3002 | 0.62X10<sup>-6</sup> | 262 |
由上表知,本发明的超高聚乙烯固体润滑剂的摩擦系数明显低于现有的层状材料(石墨、二硫化钼)制备的固体润滑剂,磨损量降低85%,摩擦后试样的维氏硬度比摩擦前提高1.5倍,同时采用纳米级超高聚乙烯颗粒其硬度明显提高。
实验证明本发明的超高分子量聚乙烯润滑剂能够显著提高减摩性能,提高零件表面硬度和光洁度,降低摩擦阻力,减少磨损量,达到节能降耗,延长设备使用寿命的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂,其特征在于,该固体润滑剂包括下列组分:超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂,采用超高分子量聚乙烯颗粒制备纳米级颗粒与二硫化钼在具有胶粘剂的环境下进行复合,形成具有表面附着颗粒的片状材料,超高分子量聚乙烯颗粒、二硫化钼、胶粘剂、分散剂按照重量百分比为:超高分子量聚乙烯颗粒20%~30%、二硫化钼15%~20%、胶粘剂12~18%、分散剂35%~45%。
2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂,其特征在于,所述胶粘剂采用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩醛、过氯乙烯树脂等其中一种。
3.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂,其特征在于,所述分散剂采用乙二醇、甲醇、三甲基硅醇等其中一种。
4.一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,采用权利要求1所提供的超高分子量聚乙烯固体润滑剂组分,其特征在于,具体包括下列步骤:
①、制备纳米级超高分子量聚乙烯;
②、将得到的纳米级超高分子量聚乙烯进行油溶性改性;
③、添加得到的油溶性纳米级超高分子量聚乙烯按照质量百分比添加至分散剂中,充分机械搅拌均匀,得到混合均匀的均匀液体;
④、按照质量百分比添加相对应质量的二硫化钼至步骤③中的均匀液体中充分机械搅拌,至完全分散;
⑤、按照质量百分比添加胶粘剂添加至步骤④中得到的分散均匀液体中,加热搅拌至澄清溶液状;
⑥、将步骤⑤得到的液体采用去离子水进行洗涤,洗涤3-5次,进行烘箱干燥,干燥时间为3-5d,干燥温度为60℃-75℃,收集干燥产物,研磨得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,其特征在于,所述步骤②中制备油溶性的纳米级超高分子量聚乙烯采用α-羟基酸、α-羟基丙酸、β-羟基酸等多羟基酸类,其中多羟基酸与纳米级超高分子量聚乙烯的质量比为5:0.1~0.5。
6.根据权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,其特征在于,所述步骤①中的纳米级超高分子量聚乙烯具体制备方法为:
a、利用废旧的电缆线皮,通过螺杆挤出机,通过变频控制,电加热的途径,让原材料在螺筒内进行充分的融化、反应,挤出得到超高分子量聚乙烯,反应后得到液化超高分子量聚乙烯润滑剂,该物质在液体阶段,存放在储料罐中,经过压力泵进入恒温控制管道,再进去到雾化颗粒系统,进过高空自然冷却,形成超高分子量聚乙烯颗粒取用制备得到的超高分子量聚乙烯颗粒进行球磨,采用的磨球直径为1mm~5mm,其中,直径3mm以下的磨球与直径8mm以上磨球质量比为2:1,且磨球质量与超高分子量聚乙烯颗粒质量比为8:1,球磨转速1700r/min,球磨时间6~8h,得到纳米级硅酸盐粉体;
b、将多羟基酸与超高分子量聚乙烯颗粒按照相对应质量比进行添加混合,采用机械搅拌0.5h~1h,超声反应4h~6h,控制反应温度为25℃。
7.根据权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,其特征在于,所述步骤③中的机械搅拌采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为25-35r/min,时间为25-35min。
8.根据权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,其特征在于,所述步骤④中的机械搅拌采用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌速度为25-35r/min,时间为搅拌直至为肉眼无可见气泡等悬浮气泡。
9.根据权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯固体润滑剂的制备方法,其特征在于,所述步骤⑤中的加热搅拌采用恒温磁力搅拌器搅拌,搅拌温度为65-80℃,搅拌速度为25-35r/min,时间为60-75min。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2207146A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-25 | Durafilm Materials Corp | Solid lubricant composition |
EP0469906A1 (en) * | 1990-08-02 | 1992-02-05 | Oiles Corporation | Solid lubricant and a sliding member having the solid lubricant embedded therein |
CN102776057A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 自润滑复合材料及其制备方法 |
RU2596820C1 (ru) * | 2015-04-22 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) | Смазочная композиция |
CN107841024A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-03-27 | 苏州市同发塑业有限公司 | 一种耐磨塑胶颗粒及其制备方法 |
-
2022
- 2022-01-25 CN CN202210090477.8A patent/CN114369484A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2207146A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-25 | Durafilm Materials Corp | Solid lubricant composition |
EP0469906A1 (en) * | 1990-08-02 | 1992-02-05 | Oiles Corporation | Solid lubricant and a sliding member having the solid lubricant embedded therein |
CN102776057A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 自润滑复合材料及其制备方法 |
RU2596820C1 (ru) * | 2015-04-22 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) | Смазочная композиция |
CN107841024A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-03-27 | 苏州市同发塑业有限公司 | 一种耐磨塑胶颗粒及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
严新平: "《载运工具运用工程若干研究的新发展》", 31 October 2003, 人民交通出版社 * |
戴遐明: "《超微陶瓷粉体实用化处理技术》", 30 September 2009, 国防工业出版社 * |
沈若冰: "改性超高分子量聚乙烯树脂的研制", 《宜宾学院学报》 * |
赵永涛: "《TiO2纳米流体热传输及摩擦学行为研究》", 30 September 2018, 中国矿业大学出版社 * |
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