一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料及其制备和应用、自润滑织物衬垫材料及其制备和应用

文档序号:26232298发布日期:2021-08-10 16:33阅读:119来源:国知局
一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料及其制备和应用、自润滑织物衬垫材料及其制备和应用

本发明涉及固体润滑技术领域,尤其涉及一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料及其制备和应用、自润滑织物衬垫材料及其制备和应用。



背景技术:

摩擦消耗掉世界约1/3的一次能源,磨损致使大约60%的机器零部件失效,因此,降低机械部件运转过程中的摩擦磨损显得尤为关键和迫切。自润滑织物衬垫作为自润滑关节轴承的关键部件,其摩擦磨损性能直接决定自润滑关节轴承的服役性能和使用寿命。随着科学技术的快速发展,机械部件需要在更为苛刻的工况条件下平稳运行,特别是应用于高端润滑领域的自润滑关节轴承,因而对自润滑织物衬垫的摩擦磨损性能提出了更高的要求。

填料增强作为一种最常用的摩擦改性手段,被广泛应用于聚合物基复合材料的摩擦磨损性能改善。然而,单一的增强填料对聚合物复合材料摩擦学性能的改善效果有限,越来越多的研究者通过添加多种填料或杂化填料,实现对复合材料摩擦学性能的协同增强。然而,现有填料对复合材料摩擦学性能的增强效果有限。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料及其制备和应用、自润滑织物衬垫材料及其制备和应用,所制备的碳化硼-二硫化钼杂化体填料能够显著增强自润滑织物衬垫的摩擦学性能。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料的制备方法,包括以下步骤:

将碳化硼分散液、盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺混合,进行氨基化改性反应,得到氨基化碳化硼;

将所述氨基化碳化硼、水、钼源和硫源混合,进行杂化,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料。

优选的,所述碳化硼分散液所用分散剂为tris-hcl缓冲溶液;所述tris-hcl缓冲溶液的浓度为2mg/ml,ph值为8.5;所述碳化硼分散液中碳化硼与分散剂的用量比为(0.5~1)g:250ml。

优选的,所述碳化硼分散液中碳化硼、盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺的质量比为(0.5~1):(0.5~1):(0.5~1);

所述氨基化改性反应的温度为室温,时间为6~24h。

优选的,所述钼源包括钼酸钠、钼酸铵或钼酸纳;所述硫源包括硫脲;所述碳化硼、钼源和硫源的质量比为(0.5~1):(0.5~1):(1~2);

所述杂化的温度为200~240℃,时间为12~36h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的碳化硼-二硫化钼杂化体填料,包括碳化硼颗粒以及负载于所述碳化硼颗粒表面的二硫化钼纳米花,还包括聚多巴胺-聚乙烯亚胺的共聚物中间层,所述中间层位于所述碳化硼颗粒和二硫化钼纳米花之间。

本发明提供了上述技术方案所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料在自润滑织物衬垫复合材料中的应用。

本发明提供了一种碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料的制备方法,包括以下步骤:

将上述技术方案所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料与酚醛树脂溶液混合,得到浸渍液;

将聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物在所述浸渍液中重复进行浸渍-干燥过程,将所得复合混纺织物进行固化后,得到碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料。

优选的,所述重复进行浸渍-干燥过程直至酚醛树脂和碳化硼-二硫化钼杂化体填料的混合物占所述复合混纺织物的质量分数为15~40%;所述固化的压力为0.01~3mpa,温度为150~250℃,保温时间为0.5~3h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料,包括自润滑织物衬垫材料和负载于所述自润滑织物衬垫材料上的碳化硼-二硫化钼杂化体填料。

本发明提供了上述技术方案所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料在自润滑关节轴承中的应用。

本发明提供了一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料的制备方法,包括以下步骤:将碳化硼分散液、盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺混合,进行氨基化改性反应,得到氨基化碳化硼;将所述氨基化碳化硼、水、钼源和硫源混合,进行杂化,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料。本发明利用盐酸多巴胺与聚乙烯亚胺通过迈克尔加成和席夫碱反应在碳化硼颗粒表面形成聚多巴胺-聚乙烯亚胺共聚物,赋予碳化硼颗粒表面丰富的氨基功能基团,然后硫源与碳化硼颗粒表面的氨基功能基团产生静电作用,使得硫源在碳化硼颗粒表面附着,附着在碳化硼颗粒表面的硫源与钼源发生化学反应,使所产生的二硫化钼纳米花在碳化硼颗粒表面均匀生长,形成负载有二硫化钼纳米花的碳化硼颗粒,同时聚多巴胺-聚乙烯亚胺的共聚物作为中间层,存在于所述碳化硼颗粒和二硫化钼纳米化之间。

本发明将上述制备的碳化硼-二硫化钼杂化体填料引入聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维自润滑织物衬垫材料中,通过发挥碳化硼的承载、耐磨功能以及二硫化钼的层间滑移性能(减摩润滑作用),赋予自润滑织物衬垫材料优异的减摩、耐磨性能,实现对自润滑织物衬垫材料摩擦学性能的协同增强作用。此外,由于碳化硼颗粒表面缺乏反应功能基团,而二硫化钼纳米花表面含有丰富的活性功能基团(比如-oh),因而负载在碳化硼颗粒表面的二硫化钼可以促进碳化硼-二硫化钼杂化体填料在织物衬垫内部的分散,而且二硫化钼生长在碳化硼表面可以缓解单独二硫化钼由于表面能高在树脂基体中的团聚效应,进而实现自润滑织物衬垫材料摩擦学性能的显著增强。

附图说明

图1为对比例1和实施例2制备的自润滑织物衬垫材料的磨损率和摩擦系数图;

图2为实施例1制备的聚酰亚胺纤维/聚四氟乙烯纤维混纺织物和复合混纺织物的光学显微镜照片;

图3为市售碳化硼、实施例3制备的氨基化碳化硼和实施例3制备的碳化硼-二硫化钼杂化体的sem图;

图4为市售碳化硼、市售二硫化钼、实施例4制备的氨基化碳化硼和实施例4制备的碳化硼/二硫化钼杂化体的拉曼光谱和xrd谱图;

图5为对比例1和实施例4制备的自润滑织物衬垫材料的光学显微镜照片。

具体实施方式

本发明提供了一种碳化硼-二硫化钼杂化体填料的制备方法,包括以下步骤:

将碳化硼分散液、盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺混合,进行氨基化改性反应,得到氨基化碳化硼;

将所述氨基化碳化硼、水、钼源和硫源混合,进行杂化,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料。

在本发明中,若无特殊说明,所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明将碳化硼分散液、盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺混合,进行氨基化改性反应,得到氨基化碳化硼。在本发明中,所述碳化硼分散液所用分散剂优选为tris-hcl缓冲溶液;所述tris-hcl缓冲溶液的浓度优选为2mg/ml,ph值优选为8.5;本发明对所述tris-hcl缓冲溶液的配制过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程得到上述浓度和ph值的tris-hcl缓冲溶液即可。

在本发明中,所述碳化硼分散液中碳化硼与分散剂的用量比优选为(0.5~1)g:250ml,更优选为(0.6~0.8)g:250ml。

在本发明中,所述碳化硼分散液的制备过程优选为将碳化硼与tris-hcl缓冲溶液混合,超声分散均匀;本发明对所述超声的过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。在本发明中,所述碳化硼的粒径优选为1~10μm。

在本发明中,所述聚乙烯亚胺的相对分子质量优选为300~1000。在本发明中,所述碳化硼分散液中碳化硼、盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺的质量比优选为(0.5~1):(0.5~1):(0.5~1),更优选为(0.6~0.8):(0.6~0.8):(0.6~0.8)。本发明对所述碳化硼分散液、盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺混合的过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。

在本发明中,所述氨基化改性反应的温度优选为室温,时间优选为6~24h,更优选为12~18h;所述氨基化改性反应优选在搅拌条件下进行,本发明对所述搅拌的速率没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程能够保证反应顺利进行即可。

在所述氨基化改性反应过程中,盐酸多巴胺与聚乙烯亚胺通过迈克尔加成和席夫碱反应在碳化硼颗粒表面形成聚多巴胺-聚乙烯亚胺共聚物,赋予碳化硼颗粒表面丰富的氨基功能基团,实现氨基化改性,从而在碳化硼颗粒表面形成过渡层,便于后续实现二硫化钼纳米花的负载。

完成所述氨基化改性反应后,本发明不进行任何处理,直接将所得产物(含有氨基化碳化硼)进行后续处理。

得到氨基化碳化硼后,本发明将所述氨基化碳化硼、水、钼源和硫源混合,进行杂化,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料。

在本发明中,所述钼源优选包括钼酸钠、钼酸铵或钼酸纳;所述硫源优选包括硫脲;所述碳化硼、钼源和硫源的质量比优选为(0.5~1):(0.5~1):(1~2),更优选为(0.6~0.8):(0.6~0.8):(1.5~1.8);所述钼源与水的质量比优选为(0.001~0.1)g:1ml。

在本发明中,所述氨基化碳化硼、水、钼源和硫源混合的过程优选为将氨基化碳化硼分散于水中,加入钼源和硫源,搅拌0.5h;本发明对所述分散和搅拌的过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。

在本发明中,所述杂化的温度优选为200~240℃,更优选为210~230℃,时间优选为12~36h,更优选为18~30h。

在所述杂化过程中,硫源与碳化硼颗粒表面的氨基功能基团产生静电作用,使得硫源在碳化硼颗粒表面附着,附着在碳化硼颗粒表面的硫源与钼源发生化学反应,进而使所得二硫化钼纳米花在碳化硼颗粒表面均匀生长,形成负载有二硫化钼纳米花的碳化硼颗粒,同时聚多巴胺-聚乙烯亚胺的共聚物作为中间层,位于所述碳化硼颗粒和二硫化钼纳米花之间。

完成所述杂化后,本发明优选将所得产物依次进行过滤、洗涤和干燥,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料。本发明对所述过滤、洗涤和干燥的过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。本发明对所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料的规格没有特殊的限定,按照上述条件制备得到相应规格的碳化硼-二硫化钼杂化体填料即可。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的碳化硼-二硫化钼杂化体填料,包括碳化硼颗粒以及负载于所述碳化硼颗粒表面的二硫化钼纳米花,还包括聚多巴胺-聚乙烯亚胺的共聚物中间层,所述中间层位于所述碳化硼颗粒和二硫化钼纳米花之间。

本发明提供了上述技术方案所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料在自润滑织物衬垫复合材料中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定,采用本领域熟知的方法进行即可。

本发明提供了一种碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料的制备方法,包括以下步骤:

将上述技术方案所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料与酚醛树脂溶液混合,得到浸渍液;

将聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物在所述浸渍液中重复进行浸渍-干燥过程,将所得复合混纺织物进行固化后,得到碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料。

本发明将上述技术方案所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料与酚醛树脂混合,得到浸渍液。

在本发明中,所述酚醛树脂溶液的溶剂优选为乙醇、丙酮和乙酸乙酯中的至少两种,当所述酚醛树脂的溶剂优选为上述中的两种或三种时,本发明对不同种类溶剂的配比没有特殊的限定,任意配比均可。在本发明中,所述酚醛树脂溶液的质量浓度优选为0.1~0.3g/ml,更优选为0.15~0.25g/ml。

在本发明中,所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料的质量占所述酚醛树脂溶液中酚醛树脂的质量百分数优选为0.5~5%,更优选为2~4%。

本发明对所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料与酚醛树脂溶液混合的过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程能够将物料混合均匀即可。

得到浸渍液后,本发明将聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物在所述浸渍液中重复进行浸渍-干燥过程,将所得复合混纺织物进行固化后,得到碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料。

在本发明中,所述聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物优选是以聚四氟乙烯纤维为经纱,聚酰亚胺纤维为纬纱织造而成。本发明对所述聚四氟乙烯纤维和聚酰亚胺纤维的规格没有特殊的限定,选用本领域熟知的市售商品即可;在本发明的实施例中,所述聚四氟乙烯纤维得纤度具体为400d,聚酰亚胺纤维的纤度具体为200d。

在本发明中,所述聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物的组织结构优选为平纹、斜纹和缎纹中的一种或几种;当所述聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物的组织结构为上述中的几种时,本发明对不同组织结构的分配比例和方式没有特殊的限定,任意配比或方式均可。在本发明中,所述聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物的经向密度优选为320~490根/10cm,纬向密度优选为290~350根/10cm。本发明对所述织造的具体过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程采用上述经向密度和纬向密度织造即可。

在本发明中,重复进行所述浸渍-干燥过程之前,优选将所述聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物进行空气等离子体处理;所述空气等离子体处理的功率优选为40~300w,更优选为100~250w,处理时间优选为5~30min,更优选为10~20min。本发明通过空气等离子体处理刻蚀纤维表面,打断纤维表面的分子链,在纤维表面引入活性功能基团,从而使得混纺织物在浸渍过程中与酚醛树脂基体之间产生化学键接作用,增强混纺织物与酚醛树脂之间的界面结合作用,从而增强自润滑织物衬垫材料的摩擦性能。

本发明对所述浸渍-干燥的具体过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行浸渍和干燥,得到复合混纺织物即可。在本发明的实施例中,所述干燥的方式具体为烘干。

本发明优选重复进行所述浸渍-干燥过程直至酚醛树脂和碳化硼-二硫化钼杂化体填料的混合物占所述复合混纺织物的质量分数(即上胶量)为15~40%,更优选为20~30%。

完成所述浸渍-干燥过程后,酚醛树脂和碳化硼-二硫化钼杂化体填料的混合物涂覆在混纺织物表面作为复合材料的连续相。

在本发明中,所述固化的压力优选为0.01~3mpa,更优选为0.2~2.5mpa;温度优选为150~250℃,更优选为180~200℃,进一步优选为185~190℃;保温时间优选为0.5~3h,更优选为1~2.2h,进一步优选为1.5~2h;升温至所述固化的温度的升温速率优选为3~10℃/min,更优选为5~8℃/min。

为了便于对所制备的碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料复合材料进行摩擦性能检测,进行所述固化反应前,本发明优选采用酚醛树脂胶粘剂将所得复合混纺织物粘贴在金属基材表面,再进行固化;所述金属基材优选为轴承钢,更优选为9cr18mo、9cr18mov、9cr18、4cr13或17-4ph。本发明对所述粘贴的过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料,包括自润滑织物衬垫材料和负载于所述自润滑织物衬垫材料上的碳化硼-二硫化钼杂化体填料。

本发明提供了上述技术方案所述碳化硼-二硫化钼杂化体填料在自润滑关节轴承中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定,按照本领域熟知的方法应用即可。

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。

以下实施例中,所述碳化硼的粒径为1~10μm;聚乙烯亚胺的相对分子质量为600或1200;聚四氟乙烯纤维得纤度为400d,聚酰亚胺纤维的纤度为200d。

实施例1

配制250mltris-hcl缓冲溶液(2mg/ml,ph8.5),加入0.5g碳化硼超声分散均匀,再添加0.5g盐酸多巴胺和0.5g聚乙烯亚胺(分子量600),室温搅拌反应24h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,将所得产物分散于60ml水中,加入0.5g钼酸钠和1g硫脲,搅拌0.5h后,将所得物料转移至100ml反应釜中,并在200℃条件下反应36h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料;

将1g酚醛树脂分散在7ml乙醇-乙酸乙酯-丙酮混合溶剂中,乙醇:乙酸乙酯:丙酮的体积比为1:1:1,得到酚醛树脂溶液;将所述酚醛树脂溶液与0.005g碳化硼-二硫化钼杂化体填料混合,碳化硼/二硫化钼杂化体占所述酚醛树脂的质量分数为0.5%,得到浸渍液;

以聚四氟乙烯纤维作为经纱、聚酰亚胺纤维作为纬纱,按照经向密度为400根/10cm,纬向密度为350根/10cm,采用平纹编织织造得到聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物,在100w进行空气等离子体改性处理10min,将所得混纺织物在所述浸渍液中重复进行浸渍-烘干,直至酚醛树脂和碳化硼/二硫化钼杂化体混合物在所得复合混纺织物中的质量分数达到30%,得到复合混纺织物;

用酚醛树脂将所述复合混纺织物粘贴在17-4ph金属基材表面,以5℃/min的升温速率升温至180℃,在0.3mpa条件下固化2h,得到碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料。

实施例2

配制250mltris-hcl缓冲溶液(2mg/ml,ph8.5),加入0.6g碳化硼超声分散均匀,再添加1g盐酸多巴胺和1g聚乙烯亚胺(分子量1200),室温搅拌反应24h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,将所得产物分散于60ml水中,加入1g钼酸钠和2g硫脲,搅拌0.5h后,将所得物料转移至100ml反应釜中,并在240℃条件下反应36h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料;

将1g酚醛树脂分散在7ml乙醇-乙酸乙酯-丙酮混合溶剂中,乙醇:乙酸乙酯:丙酮的体积比为1:1:1,得到酚醛树脂溶液;将所述酚醛树脂溶液与0.02g碳化硼-二硫化钼杂化体填料混合,碳化硼/二硫化钼杂化体占所述酚醛树脂的质量分数为2%,得到浸渍液;

以聚四氟乙烯纤维作为经纱、聚酰亚胺纤维作为纬纱,按照经向密度为380根/10cm,纬向密度为350根/10cm,采用斜纹编织织造得到聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物,在100w进行空气等离子体改性处理10min,将所得混纺织物在所述浸渍液中重复进行浸渍-烘干,直至酚醛树脂和碳化硼/二硫化钼杂化体混合物在所得复合混纺织物中的质量分数达到25%,得到复合混纺织物;

用酚醛树脂将所述复合混纺织物粘贴在17-4ph金属基材表面,以5℃/min的升温速率升温至180℃,在0.3mpa条件下固化2h,得到碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料。

实施例3

配制250mltris-hcl缓冲溶液(2mg/ml,ph8.5),加入0.8g碳化硼超声分散均匀,再添加0.8g盐酸多巴胺和0.5聚乙烯亚胺(分子量600),室温搅拌反应24h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,将所得氨基化碳化硼产物分散于70ml水中,加入1g钼酸钠和1.5g硫脲,搅拌0.5h后,将所得物料转移至100ml反应釜中,并在220℃条件下反应36h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料;

将1g酚醛树脂分散在5ml乙醇-乙酸乙酯-丙酮混合溶剂中,乙醇:乙酸乙酯:丙酮的体积比为1:1:2,得到酚醛树脂溶液;将所述酚醛树脂溶液与0.04g碳化硼-二硫化钼杂化体填料混合,碳化硼/二硫化钼杂化体占所述酚醛树脂的质量分数为4%,得到浸渍液;

以聚四氟乙烯纤维作为经纱、聚酰亚胺纤维作为纬纱,按照经向密度为400根/10cm,纬向密度为350根/10cm,采用缎纹编织织造得到聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物,在100w进行空气等离子体改性处理15min,将所得混纺织物在所述浸渍液中重复进行浸渍-烘干,直至酚醛树脂和碳化硼/二硫化钼杂化体混合物在所得复合混纺织物中的质量分数达到30%,得到复合混纺织物;

用酚醛树脂将所述复合混纺织物粘贴在17-4ph金属基材表面,以5℃/min的升温速率升温至190℃,在0.3mpa条件下固化2h,得到碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料。

实施例4

配制250mltris-hcl缓冲溶液(2mg/ml,ph8.5),加入0.6g碳化硼超声分散均匀,再添加0.8g盐酸多巴胺和0.5聚乙烯亚胺(分子量1200),室温搅拌反应24h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,将所得氨基化碳化硼产物分散于70ml水中,加入0.5g钼酸钠和1g硫脲,搅拌0.5h后,将所得物料转移至100ml反应釜中,并在210℃条件下反应36h,将所得产物依次过滤、洗涤和干燥,得到碳化硼-二硫化钼杂化体填料;

将1g酚醛树脂分散在10ml乙醇-乙酸乙酯-丙酮混合溶剂中,乙醇:乙酸乙酯:丙酮的体积比为1:1:1,得到酚醛树脂溶液;将所述酚醛树脂溶液与0.03g碳化硼-二硫化钼杂化体填料混合,碳化硼/二硫化钼杂化体占所述酚醛树脂的质量分数为3%,得到浸渍液;

以聚四氟乙烯纤维作为经纱、聚酰亚胺纤维作为纬纱,按照经向密度为400根/10cm,纬向密度为300根/10cm,采用平纹编织织造得到聚酰亚胺纤维-聚四氟乙烯纤维混纺织物,在150w进行空气等离子体改性处理10min,将所得混纺织物在所述浸渍液中重复进行浸渍-烘干,直至酚醛树脂和碳化硼/二硫化钼杂化体混合物在所得复合混纺织物中的质量分数达到20%,得到复合混纺织物;

用酚醛树脂将所述复合混纺织物粘贴在17-4ph金属基材表面,以5℃/min的升温速率升温至180℃,在0.2mpa条件下固化2.2h,得到碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料。

对比例1

与实施例2的区别仅在于:省略碳化硼-二硫化钼杂化体填料的制备过程以及碳化硼-二硫化钼杂化体填料与酚醛树脂溶液混合的过程,制备得到未负载碳化硼-二硫化钼杂化体填料的自润滑织物衬垫材料。

性能测试

1)对实施例1~4制备的碳化硼-二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料和对比例1的自润滑织物衬垫材料分别进行摩擦磨损性能测试,测试方法:试验条件为:压力85mpa、滑动摩擦线速度0.26m/s,时间为120min,温度为室温,采用玄武三号摩擦磨损试验机,以直径2mm的45号钢作为摩擦对偶,摩擦系数通过连接的计算机处理收集到的数据后,自动输出。利用数显高度仪测量自润滑织物衬垫材料的磨损深度,进而计算织物衬垫的磨损体积。采用k=δv/p·l公式计算织物衬垫材料的比磨损率,摩擦系数由仪器自动导出,其中,k-比磨损率;δv-磨损体积;p-应用载荷;l-滑动距离,所得测试结果见表1。

表1实施例1~4和对比例1制备的自润滑织物衬垫材料的摩擦数据

由表1可知,实施例2制备的碳化硼-二硫化钼杂化体增强的自润滑织物衬垫材料的磨损率为0.4×10-14m3(nm)-1,相对于对比例1降低了85.7%,实现了自润滑织物衬垫耐磨性能的显著提升。

图1为对比例1和实施例2制备的自润滑织物衬垫材料的磨损率和摩擦系数图,其中,(a)为磨损率比较图,(b)为摩擦系数比较图;由图1可以看出,自润滑织物衬垫经碳化硼/二硫化钼杂化体增强后,织物衬垫材料在摩擦系数基本保持不变的条件下磨损率实现大幅降低。

2)对实施例1制备的聚酰亚胺纤维/聚四氟乙烯纤维混纺织物和复合混纺织物进行表面形貌测试,结果见图2,其中,(a)为聚酰亚胺纤维/聚四氟乙烯纤维混纺织物的光学显微镜照片;(b)为复合混纺织物的光学显微镜照片;由图2可以看出,将聚酰亚胺纤维/聚四氟乙烯纤维混纺织物浸渍于酚醛树脂和碳化硼-二硫化钼杂化体填料浸渍液中后,酚醛树脂和碳化硼/二硫化钼杂化体的混合物涂覆在织物表面作为连续相。

3)对市售碳化硼、实施例3制备的氨基化碳化硼(即碳化硼-聚多巴胺/聚乙烯亚胺)和实施例3制备的碳化硼-二硫化钼杂化体进行sem测试,结果见图3;其中,(a)代表碳化硼;(b)代表氨基化碳化硼;(c)代表碳化硼-二硫化钼杂化体;由图3可以看出,单纯碳化硼表面掺杂有小颗粒的碳化硼微粒(a);氨基化碳化硼表面涂敷上一层聚多巴胺/聚乙烯亚胺的共聚物,表面形貌发生明显的变化(b);碳化硼-二硫化钼杂化体中(c),聚多巴胺-聚乙烯亚胺的共聚物涂敷在碳化硼颗粒表面,二硫化钼纳米花生长在碳化硼颗粒表面。

4)对市售碳化硼(b4c)、市售二硫化钼(mos2)、实施例4制备的氨基化碳化硼(碳化硼-聚多巴胺/聚乙烯亚胺,b4c-pda/pei)和实施例4制备的碳化硼/二硫化钼杂化体(b4c@mos2)分别进行拉曼光谱和xrd测试,结果见图4;其中,(a)为上述四种材料的拉曼光谱图,(b)为上述四种材料的xrd图谱,由图4的拉曼光谱和xrd图谱可知,碳化硼/二硫化钼杂化体同时出现碳化硼和二硫化钼的吸收峰,证明二硫化钼纳米花成功地生长在碳化硼颗粒表面。

5)对对比例1和实施例4制备的自润滑织物衬垫材料进行表面形貌表征测试,结果见图5;其中,(a)代表对比例1制备的自润滑织物衬垫材料,(b)代表实施例4制备的碳化硼/二硫化钼杂化体增强自润滑织物衬垫材料,由图5可以看出,添加碳化硼/二硫化钼杂化体后的织物衬垫呈现出黑色。

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。

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