[發明專利]一種相變顆粒改性聚酰胺耐磨材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610094019.6
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN105732976B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 潘炳力;劉永輝;陳君;臺玉萍;王恒迪;牛榮軍;逄顯娟;張永振
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C08G69/16
• 分類號: C08G69/16;C08L77/02;C08L91/06;C08K3/04
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及復合耐磨材料技術領域，具體的說是一種相變顆粒/聚酰胺耐磨材料及其制備方法。

背景技術

聚合物自潤滑材料由于其質量輕、免維護等優良性能得以廣泛的應用，為了進一步改善聚合物材料的減摩耐磨性能，國內外學者進行了大量的研究。然而，由于聚合物材料對溫度十分敏感，因此摩擦運動時所產生的摩擦熱可以造成工作溫度升高，會使聚合物出現從玻璃態到高彈態再到粘流態（線形聚合物的熔融態）的轉變，其模量和硬度會大幅度下降，從而降低其最大許用PV值，限制了其應用范圍。

為了使聚合物材料適用于更為苛刻的摩擦運動工況條件，人們很早即從增加材料的導熱性入手，獲得摩擦學性能優良的材料，如中國發明專利102942694A公開了一種摻入導熱性良好的石墨烯的聚酰胺（尼龍）材料。盡管如此，這些開發成功的材料仍然沒法滿足一些新的以及傳統的特種工程技術領域的要求。要突破聚合物自潤滑材料的PV值極限必須在現有的摩擦學材料設計基礎上根據聚合物材料對溫度敏感的特點提出全新的研究和設計思路，在這樣的背景下，尋求一種包含高導熱性和高相變潛熱的相變材料，具有優良耐磨性能的聚合物材料，對拓展其使用范圍具有非常重要的意義。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，提供一種相變顆粒改性聚酰胺耐磨材料及其制備方法，其具備低摩擦系數和低磨耗，可在高PV摩擦條件下使用。

本發明所采用的技術方案是：一種相變顆粒改性聚酰胺耐磨材料，由反應物料通過催化劑和助催化劑催化聚合而成，其中，反應物料與催化劑、助催化劑的添加比例為100g/ (0.2-0.35)g/ (1.5-3.5)ml，反應物料按質量百分比由5~10%的相變顆粒材料和95~90%的己內酰胺組成，所述相變顆粒材料為多孔石墨烯/固體石蠟相變材料。

所述催化劑為氫氧化鈉，助催化劑為甲苯-2，4-二異氰酸酯。

一種制備相變顆粒改性聚酰胺耐磨材料的方法：

步驟一、相變顆粒材料的制備

a、稱取鱗片石墨，在不斷攪拌的條件下將稱取的鱗片石墨加入到濃硫酸和濃硝酸組成的混合濃酸中進行反應，控制溫度為30-50℃，攪拌時間為60 min，然后水洗至中性，將水洗產物在105℃的條件下干燥12h，得到石墨插層化合物，備用；

b、將步驟a中制備的石墨插層化合物置于馬弗爐中在溫度為850℃的條件下煅燒30s，取出經粉碎、過200目篩后得到多孔石墨烯粉，備用；

c、向步驟b中制備的多孔石墨烯粉中加入占其質量2.5倍的固體石蠟，然后將混合物在80℃的水浴內、攪拌速率為100rpm、超聲功率為180w條件下混合30min，得到多孔石墨烯/固體石蠟相變顆粒填料，備用；

步驟二、改性聚酰胺的制備

d、分別按照權利要求1中的配比稱取己內酰胺單體、催化劑、助催化劑以及步驟c中制備的多孔石墨烯/石蠟相變顆粒，備用；

e、將步驟d中稱取的己內酰胺單體置于燒瓶內，在80℃的條件加熱至熔融狀態，然后將步驟d中稱取的多孔石墨烯/石蠟相變顆粒加入到己內酰胺中進行聚合反應處理，所述聚合反應處理包括以下階段：（1）在70-90℃條件下先機械攪拌然后超聲處理30-90min，其中攪拌速率300-600rpm、超聲功率100-300w；（2）在溫度為130-150℃、真空度為0.090-0.099MPa的條件下回流30-50min；（3）在劇烈攪拌條件下向經步驟（2）處理后的混合物中加入步驟d中稱取的催化劑，在真空度為0.090-0.099MPa的條件下回流30-50min，制得混合物；（4）向步驟（3）制得的混合物中加入步驟d中稱取的助催化劑進行催化聚合反應，將制得的反應混合物澆注到（160±5）℃的模具中，1h后冷卻脫模，制得產品。

所述步驟一中采用的鱗片石墨的顆粒粒度小于500微米。

所述步驟一中所述鱗片石墨與混合濃酸的質量比為3：10，其中，混合濃酸中濃硫酸和濃硝酸的濃度分別為為98%和65%，質量比為9:1。

所述步驟一中采用的固體石蠟的熔程為48~50℃。

所述步驟e的第（3）階段中劇烈攪拌的速度大于600rpm。