本发明涉及一种阻燃体系润滑用固体复合物及其制备和应用方法，属于由基料和添加剂形成的润滑剂
技术领域：
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背景技术：
：随着润滑剂行业的发展，像油脂、固-液-固类的液体或半流体润滑方式逐渐显示出其应用的局限性。突出问题是在机械高速运转作用下，喷涂的流体润滑剂飞散，污染设备和环境，降低润滑效果且增加了管理难度。为解决上面这一难题，研究固体润滑材料很有必要，这种固体润滑剂需满足：在摩擦接触面处能迅速地形成一层均匀的固体润滑膜，摩擦磨损性能好，阻燃性好。润滑效果对设备的运行速度和使用寿命具有重要影响。目前国内用的固体润滑剂材料基本都是依赖进口，国外发达国家对这一领域实行垄断，对其核心技术采取严格的保密措施，因此急需研制出具有自主知识产权的高性能阻燃体系固体润滑复合材料，能应用在设备旋转轮边缘或其轴承间隙，在金属设备表面易成膜，且高速旋转下不易脱落，抗极压，耐温、阻燃，摩擦磨损性能好等。在这种工况下，一般酚醛树脂体系固体润滑材料存在的缺点是脆性大，耐冲击性能不好；不饱和聚酯树脂体系的制品有收缩、易变形，有气味的时间长。基于此，做出本申请。技术实现要素：基于以上现有技术的不足，本申请首先提供一种阻燃体系的固体润滑剂，使用前将固体润滑剂固体块施加在设备的轮边缘上，可以有效降低设备磨损、降低噪音和增加清理便捷性。为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种阻燃体系润滑用固体复合物，包括如下质量百分比的各组分：润滑剂56％-72％，润滑助剂2％-10％，阻燃剂15％-33.5％，改性剂1％-2％，偶联剂1％-3％。进一步的，作为优选：所述的润滑剂为石蜡。更优选的，所述的石蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或两者混合。所述的润滑助剂为二硫化钼。所述的阻燃剂由有机高岭土、氢氧化镁、石墨和聚磷酸酯构成，且各组分的质量百分比分别为氢氧化镁3.7％-15％、有机高岭土1.3％-1.5％、石墨5％-7％、聚磷酸酯5％-10％；其中，氢氧化镁优选为8％-15％。所述的改性剂为硬脂酸锌。所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。同时本申请还提供了一种具有上述特征阻燃体系固体润滑剂的制备方法，包含如下步骤：步骤一、按照质量百分数，称取如下配比的物质：润滑剂56％-72％，润滑助剂2％-10％，阻燃剂15％-33.5％，改性剂1％-2％，偶联剂1％-3％，上述各组分混合并粉碎；步骤二、将步骤一所得混合物在140-180℃、转数400-800r/min条件下熔融并分散5-15min；步骤三、将步骤二所得的熔融混合物趁热倒入成型模具中，常温冷却5-10min成型；步骤四、将步骤三所得的熔融混合物冷却，定型好后从模具中取出，即得到阻燃体系的固体润滑剂成品。进一步的，作为优选：所述的润滑剂为石蜡，并优选为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或两者混合。所述的润滑助剂为二硫化钼。所述的阻燃剂由有机高岭土、氢氧化镁、石墨和聚磷酸酯构成，且各组分的质量百分比分别为氢氧化镁3.7％-15％、有机高岭土1.3％-1.5％、石墨5％-7％、聚磷酸酯5％-10％；其中，氢氧化镁优选为8％-15％。所述的改性剂为硬脂酸锌。所述的偶联剂为钛酸酯或硅烷偶联剂。与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：(1)本发明主要以石蜡作为润滑剂，制备出的固体润滑剂具有良好的力学性能，可以有效的均匀涂覆在设备上，并经过在其边缘上碾压形成一层固体润滑膜，具有稳定的摩擦系数；蜡类材料成本低，应用十分广泛，聚乙烯蜡或聚丙烯蜡又可以满足耐热、耐磨要求，且与无机粉末结合性甚好，可充当润滑剂、分散剂功效。因此考虑用石蜡做阻燃体系固体润滑材料。(2)在阻燃体系的固体润滑剂中加入氢氧化镁、石墨、有机高岭土和聚磷酸酯，四者构成“协同阻燃体系”，阻燃效果更好。氢氧化镁作为填充型阻燃剂，在阻燃体系中可形成很好的冷却隔热层，并在燃烧时受热会分解，释放出结合水吸收潜热，来降低火焰表面温度本发明添加的石墨可以有效抑制转轮之间的磨损和减少噪音的产生；石墨作为膨胀型阻燃剂，能够延缓甚至中断由固态物质产生的可燃性物质；且本身无毒且膨胀过程中大量吸热，降低了体系温度；有机高岭土作为阻燃助剂，其与氢氧化镁协同来抑制气态燃烧反应，有消烟效果，并在复合物中起到改变固体润滑材料颗粒间的粘结强度、摩擦性能和耐热性能；而聚磷酸酯作为高聚物的添加型阻燃剂，以其独特的化学组合和机械性能，在所配制的复合物中体现出良好的热稳定性和超常的阻燃性能。(3)本发明制备方法工艺简单，成本低，可以实现产业化大规模应用，使用前将该固体块状复合物作为固体润滑剂施加在设备的轮边缘上，具有摩擦系数低、阻燃性好、抗极压性好等优点，其使用简单，可有效减少设备的磨损，降低噪音，便于操作台的清理工作。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。具体实施方式本实施例下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。聚乙烯蜡或聚丙烯蜡，都是因其优良的润滑性能、化学稳定性、电性能良好而得到广泛的应用的高分子蜡。固体润滑材料是指能够降低处于滑动或滚动-滑动状态的两个表面摩擦系数的化学物质，化合物或其混合物，润滑助剂优选二硫化钼。石墨是指为润滑剂赋予层状滑移的物质，同时可作为空间填料在摩擦材料中起到改善材料的物理与机械性能、调节摩擦性能及降低成本的作用。有机高岭土是指起到增强作用，使摩擦材料具有一定的强度和韧性、耐冲击、剪切、拉伸等机械作用而不会产生裂纹、发生断裂等机械损伤，并且改善摩擦性能和耐热性。阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的促进剂。添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的。这里氢氧化镁、高岭土、石墨和聚磷酸酯，四者构成“协同阻燃体系”，阻燃效果更好。改性剂是一种工业材料，属功能性物质。它有增加材料耐磨、耐热及应力性能，使材料不易分解或磨损。选择硬脂酸锌。偶联剂是改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。又称表面改性剂。它改善填充剂的分散度以提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。选择钛酸酯或硅烷偶联剂。实施例1本实施例的阻燃体系润滑用固体复合物，其配方及用量参见表1。表1本实施例中各原料组分的用量组分质量百分数(wt％)聚丙烯蜡70.1二硫化钼2.6有机高岭土1.5氢氧化镁10.3石墨5.0聚磷酸酯7.5硬脂酸锌2.0钛酸酯偶联剂1.0上述配方的阻燃体系润滑用固体复合物按照如下方法制备：(1)物料混合称取计量好的各固体粉料，包括润滑剂(聚丙烯蜡)、润滑助剂(二硫化钼)、阻燃剂(有机高岭土、氢氧化镁、石墨和聚磷酸酯)，改性剂(硬脂酸锌)和偶联剂(钛酸酯偶联剂)混合好倒入高速粉碎机中粉碎混匀；(2)熔融分散将混合好的物料倒入到烧杯内，再将烧杯置于电加热套内，数显温度控制在140℃，加热熔融。打开分散机，转数调节至600r/min，使试样边熔融边分散，时间10min；(3)冷却将固体润滑剂趁热从烧杯倒入到成型模具中，常温冷却成型，待5min后固化即可；(4)脱模将冷却定型的固体润滑剂从模具中取出，即得到成品。上述方法制备的固体复合物作为润滑剂使用，其使用温度范围为-5℃～400℃。在载荷5n、摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，测试时间为30min。测试结果：摩擦系数为0.187，磨损量为0.010g。其他性能：邵氏硬度为41.4d，压缩强度为10.58mpa，弯曲强度为6.43mpa，冲击强度2.876kj/m2，氧指数32.4％，密度0.635g/cm3，熔点108℃。本实例产品的硬度(＞40d)、冲击强度(＞1.5kj/m2)、压缩强度(＞6mpa)、弯曲强度(＞4mpa)，以及摩擦系数(＜0.32)，磨损量(＜0.02g)和阻燃性(氧指数>26％)的值均符合应用要求，综合考虑，是较好的阻燃体系固体润滑剂。实施例2本实施例的阻燃体系润滑用固体复合物，其配方及用量参见表2。表2本实施例各原料组分的用量上述配方的阻燃体系润滑用固体复合物按照如下方法制备：(1)物料混合称取计量好的各固体粉料，包括润滑剂(聚乙烯蜡)、润滑助剂(二硫化钼)、阻燃剂(有机高岭土、氢氧化镁、石墨和聚磷酸酯)，改性剂(硬脂酸锌)和偶联剂(钛酸酯偶联剂)混合好倒入高速粉碎机中粉碎混匀；(2)熔融分散将混合好的物料倒入到烧杯内，再将烧杯置于电加热套内，数显温度控制在140℃，加热熔融。打开分散机，转数调节至800r/min，使试样边熔融边分散，时间5min；(3)冷却将固体润滑剂趁热从烧杯倒入到成型模具中，常温冷却成型，待5min后固化即可；(4)脱模将固化好的固体润滑剂从模具中取出，即得到成品。上述方法制备的固体复合物作为润滑剂使用，其使用温度范围-5℃～400℃。在载荷5n、摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，测试时间为30min。测试结果：摩擦系数为0.212，磨损量为0.013g。其他性能有：邵氏硬度为42.1d，压缩强度为10.25mpa，弯曲强度为7.91mpa，冲击强度3.247kj/m2，氧指数33.1％，密度0.732g/cm3，熔点110℃。本实例产品的硬度(＞40d)、冲击强度(＞1.5kj/m2)、压缩强度(＞6mpa)、弯曲强度(＞4mpa)，以及摩擦系数(＜0.32)，磨损量(＜0.02g)和阻燃性(氧指数>26％)的值均符合应用要求，综合考虑，是较好的阻燃体系固体润滑剂。实施例3本实施例的阻燃体系润滑用固体复合物，其配方及用量参见表3。表3本实施例中各原料组分的用量上述配方的阻燃体系润滑用固体复合物按照如下方法制备：(1)物料混合称取计量好的各固体粉料，包括润滑剂(聚丙烯蜡)、润滑助剂(二硫化钼)、阻燃剂(有机高岭土、氢氧化镁、石墨和聚磷酸酯)，改性剂(硬脂酸锌)和偶联剂(硅烷偶联剂)混合好倒入高速粉碎机中粉碎混匀；(2)熔融分散将混合好的物料倒入到烧杯内，再将烧杯置于电加热套内，控温在180℃，加热熔融。打开分散机，转数400r/min，使试样边熔融边分散，时间15min；(3)冷却将固体润滑剂趁热从烧杯倒入到成型模具中，常温冷却成型，待5min后固化即可；(4)脱模将固化好的固体润滑剂从模具中取出，即得到成品。上述方法制备的固体复合物作为润滑剂使用，其使用温度范围-5℃～400℃。在载荷5n、摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，测试时间为30min。测试结果：摩擦系数为0.227，磨损量为0.016g。其他性能有：邵氏硬度为41.7d，压缩强度为10.02mpa，弯曲强度为6.56mpa，冲击强度2.249kj/m2，氧指数32.9％，密度0.589g/cm3，熔点113℃。本实例产品的硬度(＞40d)、冲击强度(＞1.5kj/m2)、压缩强度(＞6mpa)、弯曲强度(＞4mpa)，以及摩擦系数(＜0.32)，磨损量(＜0.02g)和阻燃性(氧指数>26％)的值均符合应用要求，综合考虑，是较好的阻燃体系固体润滑剂。实施例4本实施例的阻燃体系润滑用固体复合物，其配方及用量参见表4。表4本实施例中各原料组分的用量组分质量百分数(wt％)聚乙烯蜡48聚丙烯蜡20.3二硫化钼8.7有机高岭土1.45氢氧化镁8.5石墨5.0聚磷酸酯5.0硬脂酸锌1.05硅烷偶联剂2.0上述配方的阻燃体系润滑用固体复合物按照如下方法制备：(1)物料混合称取计量好的各固体粉料，包括润滑剂(聚乙烯蜡、聚丙烯蜡)、润滑助剂(二硫化钼)、阻燃剂(有机高岭土、氢氧化镁、石墨和聚磷酸酯)，改性剂(硬脂酸锌)和偶联剂(硅烷偶联剂)混合好倒入高速粉碎机中粉碎混匀；(2)熔融分散将混合好的物料倒入到烧杯内，再将烧杯置于电加热套内，控温160℃，加热熔融。打开分散机，转数400r/min，使试样边熔融边分散，时间10min；(3)冷却将固体润滑剂趁热从烧杯倒入到成型模具中，常温冷却成型，待5min后固化即可；(4)脱模将固化好的固体润滑剂从模具中取出，即得到成品。上述方法制备的固体复合物作为润滑剂使用，其使用温度范围-5℃～400℃。在载荷5n、摩擦速度1.2m/s下进行摩擦试验，测试时间为30min。测试结果：摩擦系数为0.191，磨损量为0.012g。其他性能有：邵氏硬度为41.3d，压缩强度为10.24mpa，弯曲强度为6.53mpa，冲击强度2.953kj/m2，氧指数32.1％，密度0.679g/cm3，熔点107℃。本实例产品的硬度(＞40d)、冲击强度(＞1.5kj/m2)、压缩强度(＞6mpa)、弯曲强度(＞4mpa)，以及摩擦系数(＜0.32)，磨损量(＜0.02g)和阻燃性(氧指数>26％)的值均符合应用要求，综合考虑，是较好的阻燃体系固体润滑剂。本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。当前第1页12