CN117024908B - 一种酚醛树脂基水润滑轴承材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴承复合材料领域，尤其涉及一种酚醛树脂基水润滑轴承材料及其制备方法。酚醛树脂基水润滑轴承材料由磺甲基化酚醛预聚体和改性纤维复合而成，改性纤维为聚多巴胺改性纤维。本发明提出的一种酚醛树脂基水润滑轴承材料，由于在聚合物网络中引入了磺酸根阴离子，可快速在酚醛树脂的表面形成水合层，起到润滑，降低摩擦系数的作用。同时，本发明还采用聚多巴胺对纤维进行改进，可以改善纤维与树脂基体的界面的浸润性，提高两者的结合能力，纤维在树脂中起到增强的作用，可进一步提高树脂基体的机械性能，降低摩擦系数并减少磨损。
Description
技术领域
本发明涉及轴承复合材料领域，尤其涉及一种酚醛树脂基水润滑轴承材料及其制备方法。
背景技术
水润滑轴承具有环境友好、成本低廉、结构紧凑、易于维护等优点，然而水的黏度低、承载能力差，在恶劣工况下很难形成连续的水膜。尤其在启停等低速条件下，聚合物材料往往会出现严重的粘滑现象，这无疑会加剧轴承的磨损，此外对于船舶的舒适性、稳定性和水下装备工作的可靠性而言也是非常不利的。因此为水润滑轴承寻找一种摩擦性能优异的材料仍然是一项巨大的挑战。目前常用于水润滑轴承的聚合物材料主要有丁腈橡胶（NBR）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、聚四氟乙烯（PTFE)、尼龙（PA66）、聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺（PI）、聚氨酯（PU）、高密度聚乙烯（HDPE）以及酚醛树脂等聚合物材料。酚醛树脂材料具有经济实惠、力学性能较好、性能稳定、成型简单、坚硬耐磨等特点，因此是轴承的常用材料。但是酚醛树脂的水润滑摩擦系数过高，因此，提高其润滑性能是其满足大型水润滑密封要求的关键。
纳米尺度下水分子即使受到挤压时依然保持与液态水一样良好的流动状态，这是因为水分子虽然呈现电中性，氧原子比氢原子却带有更多的电荷，其剩余电荷使水分子成为具有较大偶极矩的极性分子，使其既能够与水溶液中的电荷相互吸引，同时又被其周围的电荷牢牢约束，由此会在摩擦界面上形成一层极薄且致密的液膜，被称之为水化层。一方面，水化层能承受很大的法向载荷，保证其受到挤压时不被破坏；另一方面，捕获的水分子能以较快的速度与周围自由的水分子不断交换而呈现出优良的流动性，使其对剪切有很好的流体响应，从而实现了较低的摩擦系数甚至达到超滑状态，这就是水分子与摩擦表面发生水合润滑（Hydration lubrication）的作用机理。阴离子如磺酸根（SO3 -）、磷酸根（PO4 -）、羧酸根（COO-）等具有较强的水合作用和反电解质效应，将这些阴离子引入聚合物轴承材料中，可在表面快速形成有效的水合层而降低其摩擦系数，改善润滑行为，是目前高性能水润滑材料的研究热点。
酚醛树脂具有高强度、尺寸稳定性好、耐热性和耐化学腐蚀性优越的特点，在水润滑密封系统中得到广泛应用。然而，在水润滑环境中，由于水的黏度低、承载能力差，在恶劣工况下很难形成连续的水膜。尤其在启停等低速条件下，酚醛树脂轴承往往会出现严重的粘滑现象，不仅会导致摩擦系数的增大，也会加剧轴承的磨损。现有的酚醛树脂轴承材料中，一般通过引入增韧材料或减摩抗磨填料，虽然能够起到提高其力学强度、韧性以及降低摩擦系数的效果。但是在启停等低速条件下，高速摩擦系数的降低效果存在一定局限性，若要其性能得到需进一步提升，还需要对酚醛树脂进一步改性。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种酚醛树脂基水润滑轴承材料及其制备方法。
本发明提供了一种酚醛树脂基水润滑轴承材料，酚醛树脂基水润滑轴承材料由磺甲基化酚醛预聚体和改性纤维复合而成，改性纤维为聚多巴胺改性纤维。
可选的，纤维选自碳纤维、芳纶纤维、黄麻纤维和剑麻纤维中的一种或多种；纤维的长度为1 ~ 5 mm。
可选的，酚醛树脂基水润滑轴承材料中，改性纤维的质量百分比含量为5% ~ 20%。
可选的，磺甲基化酚醛预聚体由苯酚、甲醛和磺甲基化试剂聚合而成，磺甲基化试剂由焦亚硫酸钠和甲醛反应得到；苯酚和磺甲基化试剂的摩尔比为1：0.005 ~ 1：0.02。
本发明提供了上述酚醛树脂基水润滑轴承材料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1、制备磺甲基化试剂，甲醛与焦亚硫酸钠的摩尔比为1.5 ~ 2.5：1；
S2、利用所述磺甲基化试剂制备磺甲基化酚醛预聚体，磺甲基化酚醛预聚体的磺化度为0.5% ~ 2%；
S3、制备聚多巴胺改性纤维；
S4、将磺甲基化酚醛预聚体和聚多巴胺改性纤维混合，浇筑、固化得到酚醛树脂基水润滑轴承材料。
可选的，S1包括：将焦亚硫酸钠和水混合，焦亚硫酸钠和水的质量比为1：1 ~ 1：2，滴加甲醛溶液后50 ~ 60℃反应3 ~ 5 h；甲醛溶液的质量百分比浓度为36% ~ 40%。
可选的，S2中，所述磺甲基化酚醛预聚体的制备方法包括：将苯酚和磺甲基化试剂混合，添加催化剂，然后滴加甲醛溶液进行聚合反应，得到所述磺甲基化酚醛预聚体；苯酚与甲醛的摩尔比为1：1 ~ 2；催化剂为无机碱，添加催化剂后，反应体系内的pH为9 ~ 10；催化剂选自NaOH、KOH和NH3·H2O中的一种。
可选的，聚合反应的条件为：先在65 ~ 75℃反应80 ~ 120 min，然后在95 ~ 100℃反应20 ~ 40 min，得到磺甲基化酚醛预聚体。
可选的，S3包括：将多巴胺可溶性盐溶解于缓冲液中，然后加入纤维进行反应，反应得到聚多巴胺改性纤维，缓冲液为0.01mol/L、pH值为8.5的Tris缓冲液；多巴胺可溶性盐在缓冲液中的浓度为0.5g/L ~ 2g/L；纤维与多巴胺可溶性盐的质量比为1：0.5 ~ 1：2；反应的时间18 ~ 36 h。
可选的，S4中，混合后还包括除水的步骤，浇筑后还包括脱泡的步骤，然后再进行固化反应；除水的条件为：92 ~ 98℃下旋蒸0.5 ~ 1.5 h；脱泡的条件为：60 ~ 70℃真空脱泡18 ~ 36 h；固化的条件为：在99 ~ 100℃下固化4 ~ 6小时。
本发明实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明提出的一种酚醛树脂基水润滑轴承材料，在聚合物网络中引入了磺酸根阴离子（SO3 -），SO3 -离子具有强水合作用，能够快速在酚醛树脂的表面形成水合层，起到润滑，降低摩擦系数的作用。
同时，本发明还采用聚多巴胺对纤维进行改进，可以改善纤维与树脂基体的界面的浸润性，提高两者的结合能力，纤维在树脂中起到增强的作用，可进一步提高树脂基体的机械性能，导致摩擦系数降低以及磨损的减少。
附图说明
图1为纤维改性前后的扫描电镜照片；
图2为纯酚醛树脂（PF）、磺甲基化改性酚醛树脂（SF-0.5，苯酚与磺甲基化试剂摩尔比为1：0.005）以及分别掺10%改性碳纤维（CF）样品的摩擦系数图；
图3为纯酚醛树脂（PF）、磺甲基化改性酚醛树脂（苯酚与磺甲基化试剂的摩尔比分别为1：0.005、1：0.01、1：0.02、1：0.03以及1：0.04）样品的摩擦系数图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明实施例提出一种酚醛树脂基水润滑轴承材料，由磺甲基化酚醛预聚体和改性纤维复合而成，改性纤维为聚多巴胺改性纤维。本发明基于水合润滑机理，通过在酚醛树脂中引入磺酸根阴离子（SO3 -），利用SO3 -离子具有的强水合作用和反电解质效应，在水润滑下，在酚醛树脂表面快速形成有效水合层而降低摩擦系数，从而提高了酚醛树脂的润滑性。同时，本发明实施例还采用聚多巴胺对纤维进行改性，从而改善了纤维与树脂基体的界面的浸润性，提高两者的结合能力，特定的改性纤维在树脂中起到增强的作用，可进一步提高树脂基体的机械性能，导致摩擦系数降低以及磨损的减少。本发明实施例创新的采用了磺甲基化酚醛树脂与聚多巴胺改性纤维配合使用，两者协同作用，显著提高了酚醛树脂基水润滑轴承材料的润滑性和机械性能。
作为本发明实施例的一种改进，纤维选自碳纤维、芳纶纤维、黄麻纤维和剑麻纤维中的一种或多种。其中，上述纤维为短切纤维，具体的，短切纤维的长度可以采用0.5 ~ 10mm长度的纤维，并进一步优选为1 ~ 5 mm。
作为本发明实施例的一种改进，在酚醛树脂基水润滑轴承材料中，改性纤维的质量百分比含量为5% ~ 20%，并优选8% ~ 15%，进一步优选为10%。改性纤维的含量过高，则并不利于摩擦系数的稳定，甚至会降低轴承材料的机械性能，并导致摩擦系数增加。
作为本发明实施例的一种改进，磺甲基化酚醛预聚体由苯酚、甲醛和磺甲基化试剂聚合而成，磺甲基化试剂由焦亚硫酸钠和甲醛反应得到。具体的，在本发明实施例中，苯酚和磺甲基化试剂的摩尔比为1：0.005 ~ 1：0.02，并进一步优选为1：0.01~ 1：0.02。如果磺甲基化试剂用量过高时，羟甲基磺酸钠会占据酚醛树脂中本来应该是羟甲基的位置，会降低酚醛树脂的交联程度，导致树脂的力学性能下降，反而导致摩擦系数的上升。
本发明实施例中酚醛树脂基水润滑轴承材料的性能参数范围如表1所示：
表1
本发明实施例还提出该酚醛树脂基水润滑轴承材料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1、制备磺甲基化试剂，甲醛与焦亚硫酸钠的摩尔比为1.5 ~ 2.5：1；
S2、制备磺甲基化酚醛预聚体；磺甲基化酚醛预聚体的磺化度为0.5% ~ 2%；
S3、制备聚多巴胺改性纤维；
S4、将磺甲基化酚醛预聚体和聚多巴胺改性纤维混合，浇筑、固化得到酚醛树脂基水润滑轴承材料。
本发明实施例制备方法中，S1中发生的化学反应式为：
S2中发生的化学反应式为：
本发明实施例通过控制苯酚和磺甲基化试剂的摩尔比以及反应条件，使磺甲基化酚醛预聚体的磺化度为0.5% ~ 2%（磺化度为磺甲基化试剂/苯酚的摩尔比）。如果磺化度过高，会降低酚醛树脂的交联程度，导致树脂的力学性能下降，反而导致摩擦系数的上升。如果磺化度过低，则对性能的改善作用不显著。
作为本发明实施例的一种改进，S1包括：将焦亚硫酸钠和水混合，焦亚硫酸钠和水的质量比为1：1 ~ 1：2，滴加甲醛溶液后50 ~ 60℃反应3 ~ 5 h。
本发明实施例中，甲醛溶液的质量百分比浓度为36% ~ 40%。
作为本发明实施例的一种改进，S2中，将苯酚和磺甲基化试剂混合，添加催化剂，然后滴加甲醛溶液进行聚合反应，得到所述磺甲基化酚醛预聚体。
作为本发明实施例的一种改进，S2中，苯酚与甲醛的摩尔比为1：1 ~ 2。
作为本发明实施例的一种改进，S2中，催化剂采用无机碱，添加催化剂后，反应体系内的pH为9 ~ 10；具体的，催化剂选自NaOH、KOH和NH3·H2O中的一种，优选采用质量百分比浓度为15 ~ 25%的氢氧化钠水溶液。
作为本发明实施例的一种改进，S2中，聚合反应的条件为：先在65 ~ 75℃反应80~ 120 min，然后在95 ~ 100℃反应20 ~ 40 min，得到磺甲基化酚醛预聚体。优选的，在70℃反应90 min，然后在95 ~ 100℃反应30 min。为了保证聚合反应的稳定性和可重复性，低温聚合和高温合均设定恒温加热。
作为本发明实施例的一种改进，S3包括：将多巴胺可溶性盐溶解于缓冲液中，然后加入纤维进行反应，反应得到聚多巴胺改性纤维。具体的，缓冲液采用0.01 mol/L、pH值为8.5的Tris缓冲液。多巴胺与纤维的比例1：0.5 ~ 1：2。多巴胺可溶性盐在缓冲液中的浓度为0.5 g/L ~ 2 g/L。如果多巴胺可溶性盐的浓度过低会导致纤维表面的接枝含量不够，导致与机体的浸润性不够。如果多巴胺可溶性盐的浓度过高，会造成原料的浪费。
作为本发明实施例的一种改进，加入纤维进行反应的时间为18 ~ 36 h，优选为24h，反应条件为通入空气、室温条件下反应。
作为本发明实施例的一种改进，S4中，混合后除水，浇筑后脱泡，再进行固化反应；具体的，除水的条件为：92 ~ 98℃下旋蒸0.5 ~ 1.5 h，优选为95℃下旋蒸0.5 ~ 1 h。脱泡的条件为：60 ~ 70℃真空脱泡18 ~ 36 h，优选为65℃真空脱泡24 h。固化的条件为：在99~ 100℃下固化4 ~ 6 h。
本实施例所用的试剂均为市售。
实施例1
本实施例提出一种酚醛树脂基水润滑轴承材料的制备，包括以下步骤实现：
1、磺甲基化试剂的制备：称取等质量的焦亚硫酸钠和蒸馏水混合，搅拌下滴加浓度为40%的甲醛溶液，滴加完毕后55℃恒温反应4 h；其中甲醛与焦亚硫酸钠的摩尔比为2：1。
2、磺甲基化酚醛预聚体制备：将苯酚与磺甲基化剂按摩尔比为1：0.005混溶，用20%氢氧化钠水溶液将体系pH调至9 ~ 10，滴加浓度为40%的甲醛溶液，苯酚与甲醛总量的摩尔比为1：2，在70℃反应90 min，后在100℃恒温反应30 min，得到磺甲基化酚醛预聚体的溶液。
3、改性纤维增强的制备：称取多巴胺盐酸盐加入到Tris缓冲液中，浓度为1 g/L；称取短切碳纤维（长度为1 ~ 5 mm）入到多巴胺盐酸盐的Tris缓冲液中，短切碳纤维与多巴胺比例为1：1，机械搅拌，并通入空气反应24 h后，过滤洗涤得到聚多巴胺改性的碳纤维。碳纤维改性前后的扫描电镜照片如图1所示。
4、酚醛树脂基水润滑轴承材料的制备：将上述的磺甲基化酚醛预聚体与改性碳纤维混合，改性碳纤维的掺杂量为10%；搅拌均匀后，在95℃下旋蒸1 h，除去混合液体中的水份。将得到的混合液体浇筑在模具中，在65℃真空脱泡24 h后，在100℃下固化5 h，得到酚醛树脂基水润滑轴承材料样品，编号为1。
实施例2
按照实施例1方法制备，区别在于：
苯酚与磺甲基化剂按摩尔比分别为1：0.01、1：0.02，得到磺甲基化酚醛预聚体，再进一步按照实施例1的方法制备得到酚醛树脂基水润滑轴承材料样品，编号为2-1、2-2。
实施例3
按照实施例1方法制备，区别在于：改性碳纤维的掺杂量为5%、15%、20%。编号依次为3-1、3-2、3-3。
实施例4
按照实施例1方法制备，区别在于：称取多巴胺盐酸盐加入到Tris缓冲液中，浓度为0.5 g、2 g/L。编号依次为4-1、4-2。
上述酚醛树脂基水润滑轴承材料样品的性能参数如表2所示：
表2
注：“*”采用高速环块摩擦磨损试验机进行测试，水润滑时采用浸水方式，试样全部浸泡在3%NaCl溶液中。
实验例1
本实验例用于比较酚醛树脂基水润滑轴承材料的摩擦系数。
实验材料：
1、纯酚醛树脂（PF）；
2、实施例1中，第二步制备得到的磺甲基化酚醛预聚体，在95℃下旋蒸1 h，除去混合液体中的水份。将得到的液体浇筑在模具中，在65℃真空脱泡24 h后，在100℃下固化5h，得到不含改性碳纤维的酚醛树脂基水润滑轴承材料样品。编号为SF-0.5；
3、纯酚醛树脂（PF）掺杂10%改性碳纤维，具体制备方法为：
将纯酚醛树脂与实施例1制备得到的改性碳纤维混合，改性碳纤维的掺杂量为10%；搅拌均匀后，在95℃下旋蒸1 h，除去混合液体中的水份。将得到的混合液体浇筑在模具中，在65℃真空脱泡24 h后，在100℃下固化5 h，得到纯酚醛树脂基轴承材料样品。编号为PF +10%CF；
4、实施例1制备得到的酚醛树脂基水润滑轴承材料。编号为SF-0.5+10%CF；
采用UMT旋转摩擦磨损试验机进行测试，转速100 rpm，载荷15 N，半径5 mm进行测试，选用3%NaCl溶液为测试环境，得到实验结果如图2所示。
根据图2可知，测试时间为1800s时，纯酚醛树脂的摩擦系数为0.083；磺甲基化改性后，摩擦系数降到0.063；掺入10%改性碳纤维后，纯酚醛树脂的摩擦系数降低至0.052，而在磺甲基化和改性碳纤维协同作用下的样品的摩擦系数降低至0.033，有协同降低的效果。
实验例2
本实验例用于比较磺甲基化对酚醛树脂基轴承材料摩擦系数的影响。
实验材料：
1、纯酚醛树脂（PF）；
2、实施例1第二步制备得到的磺甲基化酚醛预聚体，在95℃下旋蒸1 h，除去混合液体中的水份。将得到的液体浇筑在模具中，在65℃真空脱泡24 h后，在100℃下固化5 h，得到不含改性碳纤维的酚醛树脂基水润滑轴承材料样品。编号为SF-0.5；
3、实施例1第二步制备得到的磺甲基化酚醛预聚体溶液，在95℃下旋蒸1 h，除去混合液体中的水份。将得到的液体浇筑在模具中，在65℃真空脱泡24 h后，在100℃下固化5h，得到不含改性碳纤维的酚醛树脂基水润滑轴承材料样品。区别在于：
苯酚与磺甲基化剂按摩尔比为1：0.01，编号为SF-1；
苯酚与磺甲基化剂按摩尔比为1：0.02，编号为SF-2；
苯酚与磺甲基化剂按摩尔比为1：0.03，编号为SF-3；
苯酚与磺甲基化剂按摩尔比为1：0.04，编号为SF-4。
采用UMT旋转摩擦磨损试验机进行测试，转速100 rpm，载荷15 N，半径5 mm进行测试，选用3%NaCl溶液为测试环境，得到实验结果如图3所示。
图3中可知，测试时间为1800s时，纯酚醛树脂的摩擦系数为0.083；磺甲基化改性后，随磺甲基化试剂用量的增加先降低后上升，当苯酚与磺甲基化试剂摩尔比为1：0.02，达到最低，摩擦系数降到0.043；随后再进一步提升磺甲基化试剂量，反而会进一步上升，这主要是当磺甲基化试剂用量过高时，羟甲基磺酸钠会占据酚醛树脂中本来应该是羟甲基的位置，会降低酚醛树脂的交联程度，导致树脂的力学性能下降，反而导致摩擦系数的上升。
实验例3
本实验例用于比较磺甲基化酚醛树脂水润滑轴承材料的水合润滑效果。
实验材料：
1、纯酚醛树脂（PF）；
2、采用实验例2制备得到磺甲基化酚醛树脂材料，编号为SF-0.5；
3、采用实验例2制备得到磺甲基化酚醛树脂材料，编号SF-1（苯酚与磺甲基化剂按摩尔比为1：0.01）。
按照接触角测量仪测定水接触角，得到实验结果如表3所示：
表3：
由表3可知，纯酚醛树脂的水接触角为77.9度；磺甲基化改性后，接触角显著降低。说明在酚醛树脂中引入磺酸基团，显著的提高了树脂的亲水性，可以在树脂表面快速形成有效的水合层而降低其摩擦系数，改善润滑行为。
实验例4
本实验例用于比较树脂材料和轴承材料改性前后的磨损性能。
实验材料：
1、纯酚醛树脂（PF）；
2、采用实验例2制备得到磺甲基化酚醛树脂材料，编号为SF-0.5；
3、采用实施例1制备得到的酚醛树脂基水润滑轴承材料，SF-0.5+10%CF；
4、纯酚醛树脂（PF）掺杂10%改性碳纤维，具体制备方法为：
将纯酚醛树脂与实施例1制备得到的改性碳纤维混合，改性碳纤维的掺杂量为10%；搅拌均匀后，在95℃下旋蒸1 h，除去混合液体中的水份。将得到的混合液体浇筑在模具中，在65℃真空脱泡24 h后，在100℃下固化5 h，得到纯酚醛树脂基轴承材料样品，编号为PF +10%CF；
5、实施例1制备得到磺甲基化酚醛树脂材料掺杂普通碳纤维（长度为1 ~ 5 mm），具体制备方法为：采用实施例1方法制备，区别在于：将磺甲基化酚醛树脂预聚体与普通碳纤维混合，编号为SF-0.5 +10% n-CF。
采用白光衍射仪计算上述摩擦实验后的磨损体积，得到实验结果如表4所示。
表4
根据表4结果可知，纯酚醛树脂磨痕体积相比于磺甲基化改性酚醛树脂SF-0.5明显减少。而磺甲基化改性并复掺10%改性碳纤维后磨损体积进一步减少，说明抗磨损性能得到显著提高。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种酚醛树脂基水润滑轴承材料，其特征在于，所述酚醛树脂基水润滑轴承材料由磺甲基化酚醛预聚体和改性纤维复合而成，所述改性纤维为聚多巴胺改性纤维；
所述纤维选自碳纤维、芳纶纤维、黄麻纤维和剑麻纤维中的一种或多种；所述纤维的长度为1~5mm；
所述酚醛树脂基水润滑轴承材料中，所述改性纤维的质量百分比含量为5% ~ 20%；
所述磺甲基化酚醛预聚体由苯酚、甲醛和磺甲基化试剂聚合而成，所述磺甲基化试剂由焦亚硫酸钠和甲醛反应得到；
苯酚和所述磺甲基化试剂的摩尔比为1：0.005~ 1：0.02。
2.一种如权利要求1所述的酚醛树脂基水润滑轴承材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S1、制备磺甲基化试剂，甲醛与焦亚硫酸钠的摩尔比为1.5 ~ 2.5：1；
S2、利用所述磺甲基化试剂制备所述磺甲基化酚醛预聚体，所述磺甲基化酚醛预聚体的磺化度为0.5%~2%；
S3、制备所述聚多巴胺改性纤维；
S4、将所述磺甲基化酚醛预聚体和所述聚多巴胺改性纤维混合，浇筑、固化得到所述酚醛树脂基水润滑轴承材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S1包括：将焦亚硫酸钠和水混合，焦亚硫酸钠和水的质量比为1：1 ~1：2，滴加甲醛溶液后50 ~ 60℃反应3 ~ 5 h；所述甲醛溶液的质量百分比浓度为36% ~ 40%。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述磺甲基化酚醛预聚体的制备方法包括：将苯酚和所述磺甲基化试剂混合，添加催化剂，然后滴加甲醛溶液进行聚合反应，得到所述磺甲基化酚醛预聚体；
苯酚与甲醛的摩尔比为1：1 ~ 2；
所述催化剂为无机碱，添加催化剂后，反应体系内的pH为9 ~ 10；
所述催化剂选自NaOH、KOH和NH3·H2O中的一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的条件为：先在65 ~ 75℃反应80 ~ 120min，然后在95 ~ 100℃反应20 ~ 40 min，得到所述磺甲基化酚醛预聚体。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S3包括：将多巴胺可溶性盐溶解于缓冲液中，然后加入所述纤维进行反应，反应得到所述聚多巴胺改性纤维，
所述缓冲液为0.01mol/L、pH值为8.5的Tris缓冲液；
所述多巴胺可溶性盐在所述缓冲液中的浓度为0.5g/L~2g/L；
所述纤维与所述多巴胺可溶性盐的质量比为1：0.5~1：2；
所述反应的时间18 ~ 36 h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S4中，混合后还包括除水的步骤，浇筑后还包括脱泡的步骤，然后再进行固化反应；
所述除水的条件为：92 ~ 98℃下旋蒸0.5~1.5 h；
所述脱泡的条件为：60 ~ 70℃真空脱泡18 ~ 36 h；
所述固化的条件为：在99 ~ 100℃下固化4~6小时。
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