一种低摩擦高承压滑块材料及制作方法与流程

本发明属于建筑材料，特别涉及一种低摩擦高承压滑块材料及制作方法。

背景技术：

1、建筑摩擦摆隔震支座的工作原理是通过周期性摆动和滑动界面摩擦来消耗地震能量实现隔震功能，与桥梁摩擦摆不同，建筑摩擦摆支座放置于建筑底部，无法通过添加润滑剂的形式降低摩擦系数，因此均采用滑动面干摩擦的结构。

2、现有建筑摩擦摆隔震支座的设计承压能力通常为25mpa，在同等的竖向荷载下，更高承压能力(不低于45mpa)的建筑隔震支座有着更小的尺寸，并可减小支座相关连接件的体积，从而降低整体建造成本。

3、滑块材料决定了支座的承压能力，目前主流的滑块材料为聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯，改性超高分子量聚乙烯，在建筑摩擦摆领域通常采用聚四氟，设计承压能力为25mpa。若使用更高强度的工程塑料，如聚甲醛、聚苯醚、聚醚醚酮等，其自润滑性不如聚四氟乙烯，因此需要对其改性，降低材料的摩擦系数。常规改性通常采用物理共混的方法，即将树脂材料与无机摩擦改性剂混合后再进行成型加工，常用的无机摩擦改性剂有二硫化钼，石墨等，上述改性剂在混合过程中与树脂基体相容性差，混合后的复合材料往往达不到理想的性能要求，因此更高强度的工程塑料难以用于建筑摩擦摆隔震上；此外，摩擦摆隔震支座具有长时间大位移滑动的特点，改性工程塑料长时间摩擦后，损耗量过大，会导致摩擦系数升高，承压强度也相应降低，因此如何使摩擦摆隔震支座的滑块在无润滑剂的条件下兼具低摩擦和高强度性能成为了有待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低摩擦高承压滑块材料及制作方法，以解决上述背景技术中滑块难以兼具低摩擦和高强度性能，不能满足建筑摩擦摆隔震支座长时间大位移滑动需求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种低摩擦高承压滑块材料，应用于摩擦摆隔震支座中，所包含组分及各组分的重量份数为：树脂100份、改性剂1-20份、稳定剂0.1-2份；所述改性剂包含一种或多种聚合物接枝石墨。

4、进一步地，所述改性剂所包含组分及各组分的重量份数为：聚合物接枝石墨0.5-10份、组分b 0.5-10份；所述组分b为碳酸钙、二硫化钼、二氧化硅、氮化硼、炭黑中的一种或多种。

5、进一步地，所述聚合物接枝石墨由羟基封端聚合物或氨基封端聚合物或磺酸基封端聚合物改性而成。

6、进一步地，所述羟基封端聚合物为单羟基封端、双羟基封端、多羟基封端中的一种或多种；所述氨基封端聚合物为单羟基封端、双氨基封端、多氨基封端中的一种或多种；所述磺酸基封端聚合物为单磺酸基封端、双磺酸基封端、多磺酸基封端中的一种或多种。

7、进一步地，所述树脂为聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺(pa)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、改性纤维素、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、环氧树脂、酚醛树脂、聚芳醚酮、聚酰亚胺中的一种或多种。

8、进一步地，所述树脂为聚甲醛、pa6、pa66、pa1010、pa610、聚醚酮酮、聚醚砜、聚苯醚中的一种或多种。

9、一种低摩擦高承压滑块材料的制作方法，包括以下步骤：

10、步骤一、制作改性石墨；

11、步骤二、将树脂、改性剂、稳定剂按照比例在高速混合器中混合；

12、步骤三、将混合好的物料干燥后，加入螺杆挤出机中，挤出造粒；

13、步骤四、将复合树脂颗粒放入注塑机中，注塑成型。

14、进一步地，所述步骤一具体为：

15、(1)将100份石墨水洗干燥后，放入球磨机中球磨，并用氮气保护；

16、(2)通入空气，将球磨后的石墨放入浓度为5-20％酸溶液中搅拌，然后水洗过滤干燥；

17、(3)将处理后的石墨分散于含有2-15％碱的醇溶液中；

18、(4)加入10-40份羟基封端聚合物或氨基封端聚合物或磺酸基封端聚合物，在30-80℃下搅拌；

19、(5)将产物水洗过滤干燥，得到聚合物接枝石墨。

20、进一步地，所述羟基封端聚合物或氨基封端聚合物或磺酸基封端聚合物的重量份为25-35份，对应的反应温度为40-60℃。

21、进一步地，所述酸溶液为稀盐酸；所述碱为氢氧化钠；所述醇溶液为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种。

22、本发明具有以下有益效果：

23、1.本发明通过对石墨进行改性，得到聚合物接枝石墨，以聚合物接枝石墨作为改性剂，对强度较高的塑料进行改性，大大降低材料的摩擦系数，进而提供一种低摩擦高强度的摩擦摆滑块，其承压能力不低于45mpa，与座板涂层之间的动摩擦系数为0.001-0.025，与镜面不锈钢板之间的动摩擦系数为0.05-0.25，长时间摩擦后的动摩擦系数仍低于0.03，有效减小摩擦摆隔震支座本身设计尺寸，也使支座相关连接件的设计体积更小，从而降低整体建造成本。

24、2.本发明以聚合物接枝石墨作为改性剂，能够提高改性剂与基材的融合性，能够在长时间摩擦后摩擦系数仍保持低值，进而满足摩擦摆隔震支座的滑块长时间大位移的滑动摩擦需求。

25、3.本发明采用球磨的方法，将石墨表面碳原子活化，球磨过程通入氮气保护，然后再通入空气将表面活化后的碳原子氧化成含氧官能团，进一步在盐酸中酸化，得到表面含有羧基，羰基，羟基的石墨。含氧官能团在碱性条件下与羟基封端/氨基封端/磺酸基封端的聚合物反应，得到了聚合物接枝石墨，即石墨与聚合物链以化学键的形式相连，改性石墨与工程塑料及其它添加剂共混，混合后在双螺杆挤出造粒过程中，改性石墨表面的聚合物链与工程塑料分子在熔融状态下能更好的混合，提高石墨分散性，同时增强了石墨与高分子材料的结合程度，使得工程塑料改性后性能更优异。

技术特征：

1.一种低摩擦高承压滑块材料，其特征在于，应用于摩擦摆隔震支座中，所包含组分及各组分的重量份数为：树脂100份、改性剂1-20份、稳定剂0.1-2份；所述改性剂包含一种或多种聚合物接枝石墨。

2.根据权利要求1所述的一种低摩擦高承压滑块材料，其特征在于，所述改性剂所包含组分及各组分的重量份数为：聚合物接枝石墨0.5-10份、组分b 0.5-10份；所述组分b为碳酸钙、二硫化钼、二氧化硅、氮化硼、炭黑中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种低摩擦高承压滑块材料，其特征在于，所述聚合物接枝石墨由羟基封端聚合物或氨基封端聚合物或磺酸基封端聚合物改性而成。

4.根据权利要求3所述的一种低摩擦高承压滑块材料，其特征在于，所述羟基封端聚合物为单羟基封端、双羟基封端、多羟基封端中的一种或多种；所述氨基封端聚合物为单羟基封端、双氨基封端、多氨基封端中的一种或多种；所述磺酸基封端聚合物为单磺酸基封端、双磺酸基封端、多磺酸基封端中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种低摩擦高承压滑块材料，其特征在于，所述树脂为聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺（pa）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs）、改性纤维素、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、环氧树脂、酚醛树脂、聚芳醚酮、聚酰亚胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种低摩擦高承压滑块材料，其特征在于，所述树脂为聚甲醛、pa6、pa66、pa1010、pa610、聚醚酮酮、聚醚砜、聚苯醚中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种低摩擦高承压滑块材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种低摩擦高承压滑块材料的制作方法，其特征在于，所述步骤一具体为：

9.根据权利要求8所述的一种低摩擦高承压滑块材料的制作方法，其特征在于，所述羟基封端聚合物或氨基封端聚合物或磺酸基封端聚合物的重量份为25-35份，对应的反应温度为40-60℃。

10.根据权利要求8所述的一种低摩擦高承压滑块材料的制作方法，其特征在于，所述酸溶液为稀盐酸；所述碱为氢氧化钠；所述醇溶液为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种。

技术总结
本发明公开了一种低摩擦高承压滑块材料及制作方法，属于建筑材料技术领域，应用于建筑摩擦摆隔震支座中，其制作材料所包含组分及各组分的重量份数为：树脂100份、改性剂1‑20份、稳定剂0.1‑2份；所述改性剂包含一种或多种聚合物接枝石墨。本发明通过对石墨进行改性，得到聚合物接枝石墨，以聚合物接枝石墨作为改性剂，对强度较高的工程塑料进行改性，大大降低材料的摩擦系数，进而提供一种低摩擦高强度的建筑摩擦摆支座用滑块，其承压能力不低于45MPa，与镜面不锈钢板对摩擦动摩擦系数为0.05‑0.25，长时间摩擦后的动摩擦系数仍低于0.3，有效减小摩擦摆隔震支座本身设计尺寸，也使支座相关连接件的设计体积更小，从而降低整体建造成本。

技术研发人员：邓烜,王宽,雷远德,郁银泉,成春贵,王伟凤,叶烈伟
受保护的技术使用者：北京国标建安新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11