CN115948191B - 一种固液相复合润滑材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固液相复合润滑材料及其制备方法和应用,属于润滑剂技术领域。本发明提供的固液相复合润滑材料,包括介孔二氧化硅和位于所述介孔二氧化硅孔道内的润滑油。本发明提供的固液相复合润滑材料同时具有固体润滑剂的使用温度范围宽,承载能力强和粘附性好的优势以及液体固化剂的摩擦系数小的优势。介孔二氧化硅具有生物安全性、良好的化学和热稳定性、较大的孔容量和比表面积以及易于表面修饰的特性,润滑性能优异且应用范围广;润滑油位于介孔二氧化硅的孔道内,在原子氧或质子辐照过程应用过程中润滑油不易发生降解变粘稠或碳化降解变干,固液相复合润滑材料的润滑性能好、使用寿命长,作为润滑剂具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及润滑剂技术领域,具体涉及一种固液相复合润滑材料及其制备方法和应用。
背景技术
在相对运动的摩擦接触面之间加入润滑剂,使两接触表面之间形成润滑膜,变干摩擦为润滑剂内部分子间的内摩擦,以达到减少摩擦,降低磨损,延长机械设备使用寿命的目的。固体润滑材料是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用。在固体润滑过程中,固体润滑材料和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜,降低磨擦磨损。固体润滑剂的优点是使用温度范围宽,承载能力强,粘附性好,但固体润滑剂单独使用时摩擦系数较大。
液体润滑剂的流动性好,摩擦系数小,但是液体润滑剂的油膜强度不够高。将液体润滑剂与固体相结合,实现同时具有液体-固体润滑相结合的复合润滑特性,具有比单一的固体或液体润滑剂具有更大的优势,能够达到液体润滑剂和转移膜同时增强润滑的作用。中国专利CN101880589A公开了一种固液相复合型润滑油添加剂,包括固体润滑颗粒和固体润滑颗粒表面的液体润滑油。然而,上述固液相复合型润滑油用于空间环境中时,在原子氧或质子辐照过程中,表面的润滑油降解变粘稠或碳化降解变干,导致固液相复合型润滑油添加剂使用寿命短。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种固液相复合润滑材料及其制备方法和应用,本发明提供的固液相复合润滑材料润滑性能优异且使用寿命长。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种固液相复合润滑材料,包括介孔二氧化硅和位于所述介孔二氧化硅孔道内的润滑油。
优选的,所述润滑油包括全氟聚醚类润滑油和/或基础油;所述润滑油的含量为30~50wt%。
优选的,所述介孔二氧化硅粒径为50~100nm,孔径为10~20nm。
本发明提供了上述技术方案所述的固液相复合润滑材料的制备方法,包括以下步骤:
将介孔二氧化硅置于润滑油中浸泡,得到固液相复合润滑材料。
优选的,所述浸泡的时间为3~6h。
优选的,所述介孔二氧化硅的制备方法包括以下步骤:
将硅源、模板剂、有机胺催化剂和水混合,进行水解反应,得到水解产物;
将所述水解产物进行煅烧,得到介孔二氧化硅。
优选的,所述硅源包括正硅酸酯和/或硅烷;
所述模板剂包括有机卤化铵和/或烃基磺酸钠;
所述有机胺催化剂包括脂肪胺、芳香胺、脂环胺、醇胺和酰胺中的一种或几种;
所述硅源与模板剂的质量比为28~75:2~6;
所述硅源与有机胺催化剂的质量比为28~75:0.5~1.7;
所述水解反应的温度为60~80℃,时间为1~4h;
所述煅烧的温度为450~550℃,时间为3~7h。
本发明提供了上述技术方案所述的固液相复合润滑材料或上述技术方案所述制备方法得到的固液相复合润滑材料作为润滑剂的应用。
本发明还提供了一种聚合物复合材料,制备原料包括聚合物以及上述技术方案所述的固液相复合润滑材料或上述技术方案所述制备方法得到的固液相复合润滑材料。
优选的,所述制备原料还包括固化剂。
本发明提供了一种固液相复合润滑材料,包括介孔二氧化硅和位于所述介孔二氧化硅孔道内的润滑油。本发明提供的固液相复合润滑材料同时具有固体润滑剂(介孔二氧化硅)的使用温度范围宽,承载能力强和粘附性好的优势以及液体固化剂的摩擦系数小的优势。介孔二氧化硅具有生物安全性、稳定性、良好的化学和热稳定性、较大的孔容量和比表面积以及易于表面修饰的特性,润滑性能优异;润滑油位于介孔二氧化硅的孔道内,在原子氧或质子辐照过程应用过程中润滑油不易发生降解变粘稠或碳化降解变干,固液相复合润滑材料的润滑性能好、使用寿命长,作为润滑剂具有很好的应用前景。而且,介孔二氧化硅的孔道作为微型存储容器便于润滑油的储存和输送。
本发明提供了上述技术方案所述固液相复合润滑材料的制备方法,本发明提供的制备方法,操作简单,生产成本低,适用工业化生产。
附图说明
图1为实施例1制备的介孔二氧化硅的TEM图,其中(a)标尺为100nm,(b)标尺为50nm;
图2为实施例1制备的介孔二氧化硅的XPS图;
图3为实施例1制备的介孔二氧化硅的氮吸附-解吸等温线和BJH孔径分布图,其中,(a)为氮吸附-解吸等温线,(b)为BJH孔径分布图;
图4为实施例1制备的介孔二氧化硅和SiO2-YR1800的热重图;
图5为纯环氧树脂和实施例1~3制备的聚合物复合材料的摩擦测试结果。
具体实施方式
本发明提供了一种固液相复合润滑材料,包括介孔二氧化硅和位于所述介孔二氧化硅孔道内的润滑油。
在本发明中,所述介孔二氧化硅的粒径优选为50~100nm,更优选为60~90nm,进一步优选为70~80nm;所述介孔二氧化硅的孔径优选为10~20nm,更优选为10~15nm,进一步优选为12.8nm。
在本发明中,所述润滑油优选包括全氟聚醚类润滑油和/或基础油;所述全氟聚醚类润滑油优选包括聚全氟甲基异丙基醚(YR1800)、全氟聚醚GBO-103(湖南有色郴州氟化学有限公司)和815Z(castrol Brayco Micronic815Z全氟聚醚基液体)中的一种或几种;所述基础油优选包括二甲基硅油、油胺、油酸和氢化聚癸烯(PAO6)中的一种或几种;所述润滑油的含量优选为30~50wt%。
本发明提供了上述技术方案所述的固液相复合润滑材料的制备方法,包括以下步骤:
将介孔二氧化硅置于润滑油中浸泡,得到固液相复合润滑材料。
在本发明中,若无特殊说明,所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中,所述介孔二氧化硅的制备方法包括以下步骤:
将硅源、模板剂、有机胺催化剂和水混合,进行水解反应,得到水解产物;
将所述水解产物进行煅烧,得到介孔二氧化硅。
本发明将硅源、模板剂、有机胺催化剂和水混合,进行水解反应,得到水解产物。
在本发明中,所述硅源优选包括正硅酸酯和/或硅烷,所述正硅酸酯优选包括正硅酸乙酯和/或正硅酸三乙酯;所述硅烷优选包括三甲氧基硅烷。在本发明中,所述模板剂优选包括有机卤化铵和/或烃基磺酸钠;所述有机卤化铵优选包括十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的一种或几种;所述烃基磺酸钠优选包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和十六烷基苯磺酸钠中的一种或几种。在本发明中,所述硅源与模板剂的质量比优选为28~75:2~6,更优选为30~60:2.5~5.5,进一步优选为40~50:3~5。
在本发明中,所述有机胺催化剂优选包括脂肪胺、芳香胺、脂环胺、醇胺和酰胺中的一种或几种,更优选包括辛胺、十二胺、三乙醇胺和二乙醇胺中的一种或几种。在本发明中,所述硅源与有机胺催化剂的质量比优选为28~75:0.5~1.7,更优选为30~60:0.8~1.5,进一步优选为40~50:1~1.2。
在本发明中,所述硅源和水的质量比优选为1:50~400,更优选为1:100~350,进一步优选为200~300。
在本发明中,所述硅源、模板剂、有机胺催化剂和水混合的方式优选为搅拌混合,本发明对于所述搅拌混合的速度没有特殊限定,能够将原料混合均匀即可;所述混合的顺序优选为将模板剂、有机胺催化剂和水第一混合,将得到的混合液与硅源第二混合;所述第一混合的温度优选为60~80℃,更优选为70~75℃,所述第一混合的时间优选为0.5~2h,更优选为1~1.5h;本发明对于所述第二混合的温度优选为60~80℃,更优选为70~75℃,本发明对于所述第二混合的时间没有特殊限定,能够将原料混合均匀即可。
在本发明中,所述水解反应的温度优选为60~80℃,更优选为70~75℃,所述水解反应的时间优选为1~4h,更优选为2~3h;所述水解反应过程中,硅源水解缩聚形成二氧化硅。
完成所述水解反应后,本发明优选还包括后处理,所述后处理包括:将所述水解反应得到的反应液依次进行冷却至室温、醇洗、水洗和干燥,得到水解产物。本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可,具体如自然冷却。在本发明中,所述醇洗用醇优选包括乙醇和/或甲醇;所述醇洗的次数优选为3~5次,更优选为3~4次;所述醇洗优选在离心条件下进行;所述离心的转速优选为5000~8000rpm,更优选为6000~7000rpm,所述离心的时间优选为5~10min,更优选为7~8min。在本发明中,所述水洗的次数优选为3~5次,更优选为3~4次;所述水洗优选在离心条件下进行;所述离心的转速优选为6000~8000rpm,更优选为7000rpm,所述离心的时间优选为5~10min,更优选为7~8min。在本发明中,所述干燥的方式优选为冷冻干燥,所述冷冻干燥的温度优选为-10~-50℃,更优选为-40~-50℃,所述冷冻干燥的时间优选为8~12h,更优选为9~10h。
得到水解产物后,本发明将所述水解产物进行煅烧,得到介孔二氧化硅。在本发明中,所述煅烧的温度优选为450~550℃,更优选为480~520℃,进一步优选为500℃;温度由室温升至所述煅烧的温度的升温速率优选为5~15℃/min,更优选为10℃/min,以温度升至所述煅烧的温度开始计时,所述煅烧的时间优选为3~7h,更优选为4~6h,进一步优选为5h;所述煅烧优选在马弗炉中进行;所述煅烧的气氛优选为空气;所述煅烧过程中有机物被除掉,而且煅烧也有利于晶粒长大,提高产物的结晶度。所述煅烧后,本发明优选还包括将所述煅烧产物冷却至室温,得到介孔二氧化硅。本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可,具体如自然冷却。
在本发明中,所述介孔二氧化硅和润滑油的质量比优选为1:3~10,更优选为1:5~8,进一步优选为1:5~6。在本发明中,浸泡的方式优选为真空浸泡,所述真空浸泡的真空度优选为-0.08~-0.1MPa,更优选为-0.09~-0.1MPa,进一步优选为-0.1MPa;所述浸泡的温度优选为室温所述浸泡的时间优选为3~6h,更优选为3.5~5.5h,进一步优选为4~5h。
完成所述浸泡后,本发明优选还包括将所述浸泡的产物进行有机溶剂洗涤后干燥,得到固液相复合润滑材料。在本发明中,所述有机溶剂优选包括石油醚和/或乙醇;所述有机溶剂洗涤的目的是除去固液相复合润滑材料表面残留的润滑油。在本发明中,所述干燥的温度优选为40~60℃,更优选为50℃;所述干燥的时间优选为5~24h,更优选为10~12h。
本发明提供了上述技术方案所述的固液相复合润滑材料或上述技术方案所述制备方法得到的固液相复合润滑材料作为润滑剂的应用。在本发明中,所述固液相复合润滑材料优选作为航空航天、船舶或医疗设备用润滑剂的。在本发明中,所述固液相复合润滑材料优选作为制备耐磨性聚合物复合材料的润滑剂。
本发明还提供了一种聚合物复合材料,制备原料包括聚合物以及上述技术方案所述的固液相复合润滑材料或上述技术方案所述制备方法得到的固液相复合润滑材料。
在本发明中,所述聚合物优选包括环氧树脂、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯和聚乳酸中的一种或几种。在本发明中,所述聚合物与固液相复合润滑材料的质量比优选为1:0.01~0.05,更优选为1:0.02~0.04,进一步优选为1:0.03。
在本发明中,所述聚合物复合材料的制备原料优选还包括固化剂,所述固化剂优选包括650#聚酰胺树脂和/或氨类固化剂;所述聚合物与固化剂的质量比优选为1:0.3~0.7,更优选为1:0.4~0.6,进一步优选为1:0.5。
在本发明中,所述聚合物复合材料的制备方法优选包括以下步骤:将聚合物和固液相复合润滑材料进行混合,得到聚合物复合材料。本发明对于所述混合没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的混合方式,能够将固液相复合润滑材料均匀分散在聚合物中即可,具体如搅拌混合或熔融共混。在本发明中,所述搅拌的速度优选为1200~2200rpm,更优选为1800~2000rpm;所述搅拌混合后本发明优选还包括将所述搅拌混合的体系进行真空脱泡,得到聚合物复合材料。在本发明中,所述真空脱泡的真空度优选为-95~-98kPa,更优选为-98kPa;所述真空脱泡优选在搅拌条件下进行,所述搅拌的速度优选为1200~2200rpm,更优选为1800~2200rpm。在本发明中,所述熔融共混的温度优选为170~200℃,更优选为180~190℃,所述熔融共混的时间优选为2~6h,更优选为4~6h。所述熔融共混完成后,本发明优选还包括热压后保压冷却,得到聚合物复合材料。在本发明中,所述热压的温度和时间优选与所述熔融共混的温度和时间相同,在此不再赘述,所述热压的压力优选为10~20MPa,更优选为15~18MPa。本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定,采用本领域时间人员熟知的保压冷却方式即可,具体如自然冷却。
在本发明中,当所述制备原料还包括固化剂时,所述聚合物复合材料的制备方法优选包括以下步骤:将聚合物、固液相复合润滑材料和固化剂混合后固化,得到聚合物复合材料。本发明对于所述混合的方式没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的混合方式,能够将原料混合均匀即可,具体如搅拌混合。在本发明的具体实施例中,所述混合优选为将聚合物和固液相复合润滑材料进行混合的同时真空脱泡,然后加入固化剂混合。在本发明中,所述真空脱泡的真空度优选为-95~-98kPa,更优选为-98kPa;所述真空脱泡优选在搅拌条件下进行;所述搅拌的速度优选为1200~2200rpm,更优选为1800~2200rpm。在本发明中,所述固化的温度优选为25~80℃,更优选为50~60℃,所述固化的时间优选为2~6h,更优选为2h。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
将5.705g十六烷基三甲基溴化铵和0.875mL三乙醇胺分散于750mL去离子水中,在80℃条件下搅拌1h,然后加入57.5mL正硅酸乙酯,在80℃条件下水解反应2h,冷却至室温,用无水乙醇和水分别离心洗涤3次(单次离心洗涤的转速为6000rpm,时间为10min),在-10℃条件下冷冻干燥48h,然后在550℃、马弗炉中煅烧5h,得到介孔二氧化硅;
将3g介孔二氧化硅置于15gYR1800中,在真空状态(-0.1MPa)下浸泡4h,石油醚洗涤,然后在鼓风烘箱、60℃条件下进干燥10h,得到固液相复合润滑材料(记为SiO2-YR1800,其中,YR1800含量为50wt%)。
将4g环氧树脂和0.18g SiO2-YR1800搅拌共混,在真空脱泡(-98kPa)搅拌状态下进行均匀分散,加入2g 650#聚酰胺树混合均匀,然后在室温条件下固化24h,得到聚合物复合材料(记为SiO2-YR1800/EP)。
图1为本实施例制备的介孔二氧化硅的TEM图,其中(a)标尺为100nm,(b)标尺为50nm。由图1可知,介孔二氧化硅的粒径为50~60nm,具有明显的多孔结构;而且,二氧化硅颗粒分布比较均匀,几乎没有团聚现象,分散性好。
图2为本实施例制备的介孔二氧化硅的XPS图。由图2可知,XPS没有检测到N和Br元素的存在及其化学键,说明,介孔二氧化硅中不含十六烷基三甲基溴化铵模板剂。
利用Brunauere Emmette Teller(BET)模型确定本实施例制备的介孔二氧化硅的比表面积,使用非局部密度泛函理论(NLDFT)和Barrett-Joyner-Halenda(BJH)理论来确定平均孔径。图3为本实施例制备的介孔二氧化硅的氮吸附-解吸等温线和BJH孔径分布图,其中,(a)为氮吸附-解吸等温线,(b)为BJH孔径分布图。由图3中(a)可知,介孔二氧化硅显示出具有H3磁滞回线的伪II型吸附等温线;吸附-解吸等温线表明,随着P/P0的增加,氮气的吸附量不断增加;当P/P0增加到一定水平时,氮气的吸附值会急剧增加;从吸附-解吸等温线可以看出,有一个突然的跳跃,表现为曲线在0.7~1.0的P/P0之间迅速上升。主要原因可能是由于氮气在介孔孔隙的毛细管中积累,发生毛细作用的压力较高。在高压区,吸附等温线的吸附是由于纳米颗粒积累产生的间隙孔。介孔二氧化硅的SSA和介孔体积为291.13m2/g-1。由图3中(b)可知,以12.8nm为中心的孔隙与分布较窄的TEM观察非常吻合,表明,本实施例制备的介孔二氧化硅具有以35nm为中心的广泛分布。
图4为本实施例制备的介孔二氧化硅和SiO2-YR1800的热重图。由图4可知,纯二氧化硅和SiO2-YR1800在100℃之前均有一部分热失重,这部分主要是由于二氧化硅孔道或者表面吸附水的失去,且灌注润滑油后SiO2-YR1800的热失重明显减少,说明二氧化硅孔道有一部分被润滑油占据。纯二氧化硅在100℃之后很稳定,直至800℃,二氧化硅残余量为95%;灌注润滑油后的SiO2-YR1800中二氧化硅在350~520℃发生了热失重,这个阶段的热失重主要是全氟聚醚的分解造成的。在800℃时SiO2-YR1800的残余量为52%。
实施例2
将5.705g十六烷基三甲基溴化铵和0.875mL三乙醇胺分散于375mL去离子水中,在80℃条件下搅拌1h,然后加入57.5mL正硅酸乙酯,在80℃条件下水解反应2h,冷却至室温,用无水乙醇和水分别离心洗涤3次(单次离心洗涤的转速为5000rpm,时间为10min),在-10℃条件下冷冻干燥48h,然后在550℃、空气气氛、马弗炉中煅烧5h,得到介孔二氧化硅;
将3g介孔二氧化硅置于15g GBO-103中,在真空状态(-0.1MPa)下浸泡4h,石油醚洗涤,然后在鼓风烘箱、60℃条件下进干燥10h,得到固液相复合润滑材料(记为SiO2-GBO,其中,GBO-103含量为30wt%)。
将4g环氧树脂和0.18g SiO2-GBO搅拌共混,在真空脱泡(-98kPa)搅拌状态下进行均匀分散,加入2g 650#聚酰胺树脂混合均匀,然后在室温条件下固化24h,得到聚合物复合材料(记为SiO2-GBO/EP)。
实施例3
将5.705g十六烷基三甲基溴化铵和0.875mL三乙醇胺分散于375mL去离子水中,在80℃条件下搅拌1h,然后加入57.5mL正硅酸乙酯,在80℃条件下水解反应2h,冷却至室温,用无水乙醇和水分别离心洗涤3次(单次离心洗涤的转速为5000rpm,时间为10min),在-10℃条件下冷冻干燥48h,然后在550℃、空气气氛、马弗炉中煅烧5h,得到介孔二氧化硅;
将3g介孔二氧化硅置于15g 815Z中,在真空状态(-0.1MPa)下浸泡4h,石油醚洗涤,然后在鼓风烘箱、60℃条件下进干燥10h,得到固液相复合润滑材料(记为SiO2-815 Z,其中,815Z含量为40wt%)。
将4g环氧树脂和0.18g SiO2-815 Z搅拌共混,在真空脱泡(-98kPa)搅拌状态下进行均匀分散,加入2g 650#聚酰胺树脂混合均匀,然后在室温条件下固化24h,得到聚合物复合材料(记为SiO2-815 Z/EP)。
实施例4
将5.705g十六烷基三甲基溴化铵和0.875mL三乙醇胺分散于375mL去离子水中,在80℃条件下搅拌1h,然后加入57.5mL正硅酸乙酯,在80℃条件下水解反应2h,冷却至室温,用无水乙醇和水分别离心洗涤3次(单次离心洗涤的转速为5000rpm,时间为10min),在-10℃条件下冷冻干燥48h,然后在550℃、马弗炉中煅烧5h,得到介孔二氧化硅;
将3g介孔二氧化硅置于15g 815Z中,在真空状态(-0.1MPa)下浸泡4h,石油醚洗涤,然后在鼓风烘箱、60℃条件下进干燥10h,得到固液相复合润滑材料(记为SiO2-815 Z,其中,815Z含量为40wt%)。
将12g聚乙烯和0.36g SiO2-815 Z在190℃条件下熔融共混2h,然后在190℃、15MPa条件下热压2h,保压冷却至室温,得到聚合物复合材料(记为SiO2-815 Z/PE)。
实施例5
将5.705g十六烷基三甲基溴化铵和0.875mL三乙醇胺分散于750mL去离子水中,在80℃条件下搅拌1h,然后加入57.5mL正硅酸乙酯,在80℃条件下水解反应2h,冷却至室温,用无水乙醇和水分别离心洗涤3次(单次离心洗涤的转速为5000rpm,时间为10min),在-10℃条件下冷冻干燥48h,然后在550℃、马弗炉中煅烧5h,得到介孔二氧化硅;
将3g介孔二氧化硅置于15g GBO-103中,在真空状态(-0.1MPa)下浸泡4h,石油醚洗涤,然后在鼓风烘箱、60℃条件下进干燥10h,得到固液相复合润滑材料(记为SiO2-GBO,其中,GBO-103含量为30wt%)。
将12g聚乙烯和0.36g SiO2-GBO在190℃条件下熔融共混2h,然后在190℃、15MPa条件下热压2h,保压冷却至室温,得到聚合物复合材料(记为SiO2-GBO/PP)。
实施例6
将5.705g十六烷基三甲基溴化铵和0.875mL三乙醇胺分散于750mL去离子水中,在80℃条件下搅拌1h,然后加入57.5mL正硅酸乙酯,在80℃条件下水解反应2h,冷却至室温,用无水乙醇和水分别离心洗涤3次(单次离心洗涤的转速为5000rpm,时间为10min),在60℃条件下冷冻干燥10h,然后在550℃、马弗炉中煅烧5h,得到介孔二氧化硅;
将3g介孔二氧化硅置于15g二甲基硅油中,在真空状态(-0.1MPa)下浸泡4h,石油醚洗涤,然后在鼓风烘箱、60℃条件下进干燥12h,得到固液相复合润滑材料(记为SiO2-PDMS,其中,PDMS含量为30wt%)。
将4g环氧树脂和0.18g SiO2-PDMS搅拌共混,在真空脱泡(-98kPa)搅拌状态下进行均匀分散,加入2g650#聚酰胺树脂混合均匀,然后在室温条件下固化24h,得到聚合物复合材料(记为SiO2-PDMS/EP)。
在UMT-3试验台上进行球盘往复摩擦试验,评价实施例1~6制备的聚合物复合材料的摩擦学性能,测试条件:在干摩擦条件下的载荷为5N,滑动频率为1Hz,行程为4mm,时间为30min。图5为纯环氧树脂和实施例1~3制备的聚合物复合材料的摩擦测试结果。由图5可知,纯EP的平均摩擦系数(COF)为0.65,并且随时间变化不大。纯EP中引入固液相复合润滑材料(SiO2-815 Z、SiO2-GBO和SiO2-YR1800)后,聚合物复合材料的摩擦系数明显的变小,且SiO2-YR1800/EP的摩擦系数显着降低并保持在0.15以下,无明显波动;这可能是环氧树脂基体中的SiO2-YR1800在摩擦过程中会被挤出并充当润滑材料,从而使摩擦系数降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种固液相复合润滑材料,其特征在于,由介孔二氧化硅和位于所述介孔二氧化硅孔道内的润滑油组成;所述润滑油为聚全氟甲基异丙基醚;所述润滑油的含量为50wt%;所述介孔二氧化硅粒径为50~100nm,孔径为10~20nm。
2.权利要求1所述的固液相复合润滑材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将介孔二氧化硅置于润滑油中浸泡,得到固液相复合润滑材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述浸泡的时间为3~6h。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述介孔二氧化硅的制备方法包括以下步骤:
将有机硅源、模板剂、有机胺催化剂和水混合,进行水解反应,得到水解产物;
将所述水解产物进行煅烧,得到介孔二氧化硅。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述硅源包括正硅酸酯和/或硅烷;
所述模板剂包括有机卤化铵和/或烃基磺酸钠;
所述有机胺催化剂包括脂肪胺、芳香胺、脂环胺、醇胺和酰胺中的一种或几种;
所述硅源与模板剂的质量比为28~75:2~6;
所述硅源与有机胺催化剂的质量比为28~75:0.5~1.7;
所述水解反应的温度为60~80℃,时间为1~4h;
所述煅烧的温度为450~550℃,时间为3~7h。
6.权利要求1所述的固液相复合润滑材料或权利要求2~5任一项所述制备方法得到的固液相复合润滑材料作为润滑剂的应用。
7.一种聚合物复合材料,制备原料包括聚合物以及权利要求1所述的固液相复合润滑材料或权利要求2~5任一项所述制备方法得到的固液相复合润滑材料。
8.根据权利要求7所述的聚合物复合材料,其特征在于,所述制备原料还包括固化剂。
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