一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法与流程

本发明涉及智能润滑技术领域，尤其涉及一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法。

背景技术：

随着高精尖加工战略的需求增长，高档精密数控机床用机械传动部件对润滑材料的耐久性有了越来越高的要求，然而传统多孔聚酰亚胺复合材料的智能润滑性能，受限于含油量和含油保持率的杠杆效应，无法同时保持高的含油量和含油保持率，这将大大降低智能润滑材料的耐久性能。因此在智能润滑领域，如何制备一种兼顾高含油量和高含油保持率的耐久性智能润滑材料成为研究热点。

专利cn106751718a公开了一种封闭式微胶囊智能润滑复合材料，该方法实现了润滑粒子的智能释放和含油量的可调控性，但由于该方法制备的润滑粒子是封闭的，必须通过磨损释放，导致材料的耐久性下降。[journalofappliedpolymerscience，2017，134(29)]通过氨基硅油接枝改性多孔聚酰亚胺材料的内部孔道，增加了孔道内部的吸附力，进而提高含油保持率。然而大分子量的氨基硅油接枝到孔道内壁，一定程度上缩小了孔径，使含油量降低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高含油保持率的多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备亮氨酸凝胶因子：

在甲苯溶剂中加入亮氨酸、十六醇和对甲苯磺酸一水合物，经酯化反应后旋转蒸发除掉所述甲苯溶剂，得到油状物；所述油状物先溶解于氯仿中，然后滴加饱和的碳酸氢钠溶液调节水相ph值为中性，收集氯仿相并旋转蒸发得到亮氨酸十六醇酯；所述亮氨酸十六醇酯溶于无水乙醇后加入葡萄糖酸内酯，经回流反应后旋转蒸发出乙醇溶剂，将残余物溶于热的1,4二氧六环，趁热过滤，再经乙腈重结晶即得亮氨酸凝胶因子；所述亮氨酸、所述十六醇、所述对甲苯磺酸一水合物、所述葡萄糖酸内酯的摩尔比为1：1~1.2：1.2~1.5：1.2~1.5；

⑵制备多孔聚酰亚胺智能润滑材料：

将聚酰亚胺粉末过32um目筛后，经冷压、常压下定模、烧结、切块，即制得块状多孔聚酰亚胺材料；在润滑油中加入1.0~5.0wt.%的所述亮氨酸凝胶因子，经加热充分溶解后将所述块状多孔聚酰亚胺材料浸入，于80~100℃真空条件下保持12~24h，经室温冷却，即得多孔聚酰亚胺智能润滑材料。

所述步骤⑴中的酯化反应是指温度为120~150℃，时间为18~24h。

所述步骤⑴中的回流反应是指温度为80~110℃，时间为8~12h。

所述步骤⑵中的冷压条件是指压力为10~12mpa，时间为30~40min。

所述步骤⑵中的烧结条件是指温度为350~360℃，时间为10~30min。

所述步骤⑵中的块状多孔聚酰亚胺材料呈8cm×8cm×8cm的立方体。

所述步骤⑵中的加热溶解温度为70~90℃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过两步化学合成法制备具有亲水端和疏水端的氨基酸类的凝胶因子，该凝胶因子能够迅速将润滑油凝结成凝胶；同时将采用冷压-定容-热烧结的工艺制备的多孔聚酰亚胺材料通过浸入含凝胶因子的润滑油体系内制得新型多孔聚酰亚胺智能润滑材料，从而提高了多孔聚酰亚胺的含油保持率。

2、本发明中亮氨酸凝胶因子通过自组装能够将孔道内壁的润滑油禁锢为凝胶态，进而提高润滑在孔道内存储的稳定性，在不牺牲含油率的前提下提高含油保持率。

3、本发明所得的多孔聚酰亚胺智能材料能够在确保大孔径提高含油量的前提下，保持高的含油保持率。

4、本发明所得的多孔聚酰亚胺智能材料能够响应外界压力和温度的刺激，将内部的凝胶态润滑油转变为流动态释放至滑动表面，起到润滑的作用；当压力、温度刺激移除时，外部的流动态润滑油又会在毛细管力作用下被重新吸收进入材料内部以凝胶态存储，如此动态循环过程，以实现可循环性智能润滑。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明中不同凝胶因子含量的多孔聚酰亚胺含油保持率曲线。

图2为本发明中凝胶因子在孔道内形成网络结构固定润滑油。

图3为本发明多孔聚酰亚胺智能润滑材料和纯聚酰亚胺的摩擦系数。

图4为本发明多孔聚酰亚胺智能润滑材料智能润滑的原理图。

具体实施方式

实施例1一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备亮氨酸凝胶因子：

在100ml甲苯溶剂中加入6.56g亮氨酸、12.12g十六醇和11.41g对甲苯磺酸一水合物，加热至120℃搅拌混合成均一溶液，回流酯化反应24h。然后旋转蒸发除掉甲苯溶剂，得到油状物；油状物先溶解于氯仿中，然后滴加饱和的碳酸氢钠溶液调节水相ph值为中性，收集氯仿相并旋转蒸发得到亮氨酸十六醇酯；亮氨酸十六醇酯溶于无水乙醇后加入10.69g葡萄糖酸内酯，经110℃搅拌回流反应8h。反应结束后旋转蒸发出乙醇溶剂，将残余物溶于热的1,4二氧六环，趁热过滤，再经乙腈重结晶即得亮氨酸凝胶因子。

⑵制备多孔聚酰亚胺智能润滑材料：

将8.10g聚酰亚胺粉末过32um目筛后置于模具内，在12mpa压力下模压40min，常压下固定模具形成固定体积，然后350℃烧结10min、切块，即制得呈8cm×8cm×8cm立方体的块状多孔聚酰亚胺材料；在pao10润滑油中加入1.0wt.%的亮氨酸凝胶因子，经70℃加热使其充分溶解后将块状多孔聚酰亚胺材料浸入，于80℃真空条件下保持12h，取出后放置室温冷却，即得多孔聚酰亚胺智能润滑材料。

实施例2一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备亮氨酸凝胶因子：

在120ml甲苯溶剂中加入6.56g亮氨酸、13.34g十六醇和13.31g对甲苯磺酸一水合物，加热至130℃搅拌混合成均一溶液，回流酯化反应18h。然后旋转蒸发除掉甲苯溶剂，得到油状物；油状物先溶解于氯仿中，然后滴加饱和的碳酸氢钠溶液调节水相ph值为中性，收集氯仿相并旋转蒸发得到亮氨酸十六醇酯；亮氨酸十六醇酯溶于无水乙醇后加入11.58g葡萄糖酸内酯，经100℃搅拌回流反应8h。反应结束后旋转蒸发出乙醇溶剂，将残余物溶于热的1,4二氧六环，趁热过滤，再经乙腈重结晶即得亮氨酸凝胶因子。

⑵制备多孔聚酰亚胺智能润滑材料：

将8.10g聚酰亚胺粉末过32um目筛后置于模具内，在12mpa压力下模压30min，常压下固定模具形成固定体积，然后350℃烧结20min、切块，即制得呈8cm×8cm×8cm立方体的块状多孔聚酰亚胺材料；在pao10润滑油中加入2.0wt.%的亮氨酸凝胶因子，经70℃加热使其充分溶解后将块状多孔聚酰亚胺材料浸入，于100℃真空条件下保持12h，取出后放置室温冷却，即得多孔聚酰亚胺智能润滑材料。

实施例3一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备亮氨酸凝胶因子：

在150ml甲苯溶剂中加入6.56g亮氨酸、14.54g十六醇和14.27g对甲苯磺酸一水合物，加热至150℃搅拌混合成均一溶液，回流酯化反应12h。然后旋转蒸发除掉甲苯溶剂，得到油状物；油状物先溶解于氯仿中，然后滴加饱和的碳酸氢钠溶液调节水相ph值为中性，收集氯仿相并旋转蒸发得到亮氨酸十六醇酯；亮氨酸十六醇酯溶于无水乙醇后加入13.36g葡萄糖酸内酯，经90℃搅拌回流反应12h。反应结束后旋转蒸发出乙醇溶剂，将残余物溶于热的1,4二氧六环，趁热过滤，再经乙腈重结晶即得亮氨酸凝胶因子。

⑵制备多孔聚酰亚胺智能润滑材料：

将8.10g聚酰亚胺粉末过32um目筛后置于模具内，在12mpa压力下模压30min，常压下固定模具形成固定体积，然后360℃烧结30min、切块，即制得呈8cm×8cm×8cm立方体的块状多孔聚酰亚胺材料；在pao10润滑油中加入3.0wt.%的亮氨酸凝胶因子，经80℃加热使其充分溶解后将块状多孔聚酰亚胺材料浸入，于80℃真空条件下保持24h，取出后放置室温冷却，即得多孔聚酰亚胺智能润滑材料。

实施例4一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备亮氨酸凝胶因子：

在150ml甲苯溶剂中加入6.56g亮氨酸、12.12g十六醇和14.26g对甲苯磺酸一水合物，加热至150℃搅拌混合成均一溶液，回流酯化反应20h。然后旋转蒸发除掉甲苯溶剂，得到油状物；油状物先溶解于氯仿中，然后滴加饱和的碳酸氢钠溶液调节水相ph值为中性，收集氯仿相并旋转蒸发得到亮氨酸十六醇酯；亮氨酸十六醇酯溶于无水乙醇后加入10.69g葡萄糖酸内酯，经80℃搅拌回流反应12h。反应结束后旋转蒸发出乙醇溶剂，将残余物溶于热的1,4二氧六环，趁热过滤，再经乙腈重结晶即得亮氨酸凝胶因子。

⑵制备多孔聚酰亚胺智能润滑材料：

将8.10g聚酰亚胺粉末过32um目筛后置于模具内，在10mpa压力下模压40min，常压下固定模具形成固定体积，然后350℃烧结20min、切块，即制得呈8cm×8cm×8cm立方体的块状多孔聚酰亚胺材料；在pao10润滑油中加入4.0wt.%的亮氨酸凝胶因子，经90℃加热使其充分溶解后将块状多孔聚酰亚胺材料浸入，于80℃真空条件下保持24h，取出后放置室温冷却，即得多孔聚酰亚胺智能润滑材料。

实施例5一种多孔聚酰亚胺智能润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备亮氨酸凝胶因子：

在150ml甲苯溶剂中加入6.56g亮氨酸、13.34g十六醇和12.36g对甲苯磺酸一水合物，加热至150℃搅拌混合成均一溶液，回流酯化反应24h。然后旋转蒸发除掉甲苯溶剂，得到油状物；油状物先溶解于氯仿中，然后滴加饱和的碳酸氢钠溶液调节水相ph值为中性，收集氯仿相并旋转蒸发得到亮氨酸十六醇酯；亮氨酸十六醇酯溶于无水乙醇后加入12.47g葡萄糖酸内酯，经80℃搅拌回流反应10h。反应结束后旋转蒸发出乙醇溶剂，将残余物溶于热的1,4二氧六环，趁热过滤，再经乙腈重结晶即得亮氨酸凝胶因子。

⑵制备多孔聚酰亚胺智能润滑材料：

将8.10g聚酰亚胺粉末过32um目筛后置于模具内，在11mpa压力下模压35min，常压下固定模具形成固定体积，然后355℃烧结25min、切块，即制得呈8cm×8cm×8cm立方体的块状多孔聚酰亚胺材料；在pao10润滑油中加入5.0wt.%的亮氨酸凝胶因子，经90℃加热使其充分溶解后将块状多孔聚酰亚胺材料浸入，于90℃真空条件下保持18h，取出后放置室温冷却，即得多孔聚酰亚胺智能润滑材料。

对比例取8.10g过筛后聚酰亚胺粉末置于模具内，在12mpa压力下模压30min，在常压下固定模具形成固定体积，然后350℃烧结制得多孔聚酰亚胺。将多孔聚酰亚胺材料加工成8*8*8mm小方块进行下一步实验。将块体多孔聚酰亚胺材料浸入pao10润滑油。100℃真空下保持24h，取出后放置室温冷却，得到纯的多孔聚酰亚胺材料。

⑴采用湘仪l-550离心机对实施例1~5以及对比例中的材料进行含油保持率的测试。测试条件为：以3000r/min的离心速度离心10min。

；

mi为每次离心之后的质量（g）；m1为浸pao10润滑油后的总质量（g）；m0是未浸油多孔聚酰亚胺的质量。

结果显示：本发明制备的新型多孔聚酰亚胺智能润滑材料（实施例1~5）与纯的多孔聚酰亚胺材料（对比例）相比，由于凝胶因子能够在孔内将润滑油以凝胶态存储，在储油性能上具有显著的提高，继而提高其耐久性。从图1可以看出，随着亮氨酸凝胶因子含量的增加（实施例1~5），凝胶因子在孔内将pao10润滑油凝固为更坚固的凝胶体系（参见图2），从而含油保持率增加。通过调节凝胶因子的含量来控制pao10润滑油的释放速度，从而实现大孔径的高含油率和高含油保持率的兼顾，以达到持续稳定的智能润滑。

从图4可以看出，当该材料受到外界压力温度刺激时，存储在孔道内的凝胶态润滑油会变成流动态，析出至表面从而润滑滑动表面；当压力和温度刺激移除时，外界的流动态润滑油又被重新吸收至孔道内部，以凝胶态存储起来，从而实现可持续性智能润滑。

⑵采用csm摩擦磨损试验机对实施例1以及对比例中的材料进行智能润滑的测试，测试条件为旋转摩擦测试，旋转半径为2mm，速度为800r/min，压力为15n，测试对偶采用直径3.175mm的轴承钢球。

结果显示：本发明制备的新型多孔聚酰亚胺智能润滑材料（实施例1）与纯的多孔聚酰亚胺材料（对比例）相比，摩擦系数出现巨大的下降（参见图3）。

上述实施例1~5及对比例中，试剂和原料，如无特殊说明，均从商业途径获得。