[發明專利]適用于油潤滑工況的環氧樹脂基納米復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201911379828.1
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111117167B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張嘎;喻萍;趙福燕;李貴濤;張利剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08K3/26
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

本發明涉及一種適用于油潤滑工況的環氧樹脂基納米復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：⑴水熱法制備鈷?鋁類水滑石；⑵所述鈷?鋁類水滑石與環氧樹脂在真空條件下攪拌混合5~30min，再加入固化劑繼續攪拌混合4~8min，得到混合液；⑶所述混合液倒入模具中進行高溫固化，脫模定型后，即得適用于油潤滑工況的環氧樹脂基納米復合材料。本發明方法成本低廉、簡單易行，可大批量生產，所得的環氧樹脂基納米復合材料抗摩擦磨損性能好，作為油潤滑工況下的運動部件具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，尤其涉及適用于油潤滑工況的環氧樹脂基納米復合材料的制備方法。

背景技術

現代工業的迅速發展對機械設備行業的運行工況要求越來越高，致使機械設備的運動部件頻繁處于混合潤滑甚至邊界潤滑條件下。在邊界潤滑條件下，潤滑介質的流體動力效應被減弱，潤滑介質的承載能力以及潤滑剪切特性被削弱，摩擦副之間的直接接觸加劇，導致摩擦副材料產生越來越嚴重的磨損，因此，提高摩擦副材料在此條件下的耐磨性顯得十分重要。

對于摩擦副材料在邊界潤滑條件下的嚴重摩擦磨損，國內外研究人員試圖從兩方面著手解決：一是提高潤滑油本身的潤滑性能；二是通過設計不同材質的摩擦副材料來避免其在邊界條件下的失效。聚合物復合材料由于其本身的自潤滑性、尺寸穩定性、耐腐蝕性等一系列優良的性能，作為新型的摩擦副材料獲得了越來越廣泛的研究與應用。聚合物復合材料除了作為無油潤滑條件下的自潤滑材料以外，很多研究學者也開始探索不同納米顆粒增強改性的聚合物復合材料在油潤滑條件下的摩擦學性能。研究表明，在油潤滑條件下聚合物納米復合材料中的功能性納米顆粒通過摩擦化學作用能夠在金屬對偶表面形成一層具有保護作用，同時兼具潤滑特性的轉移膜。該轉移膜能夠有效分離摩擦副之間的直接接觸，從而降低摩擦副材料的摩擦磨損。因此，設計具有優異潤滑性能的聚合物基納米復合材料成為解決油潤滑條件下運動部件失效的重要途徑之一。

環氧樹脂（EP）作為自潤滑基體材料，具有熱穩定性好、耐化學性高、絕緣性好、收縮率低、粘接性好等優異性能。然而，純環氧樹脂由于其自身的三維空間結構易發生粘著磨損，不適合單獨作為自潤滑材料使用。研究表明，在聚合物基體中添加功能填料以提高材料的承載能力，降低摩擦副之間的真實接觸面積和粘接力，是提高復合材料摩擦學性能的有效手段。類水滑石作為一種新型的層片狀納米材料作為潤滑油添加劑能夠表現出良好的摩擦學性能，但目前尚無有關于類水滑石納米填料在油潤滑條件下作為聚合物材料功能填料的公開報導。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種成本低、簡單易行的適用于油潤滑工況的環氧樹脂基納米復合材料的制備方法。

為解決上述問題，本發明所述的適用于油潤滑工況的環氧樹脂基納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

⑴制備鈷-鋁類水滑石（Co-Al LDHs）：

①將硝酸鈷(Co(NO₃)₂·6H₂O)分散在去離子水中，得到濃度為0.1~3mol/L的溶液A；

②將所述溶液A加入到含有氫氧化鈉(NaOH)和碳酸鈉(Na₂CO₃)的水溶液中，經磁力攪拌使其充分溶解，得到溶液B；所述溶液A與所述含有氫氧化鈉(NaOH)和碳酸鈉(Na₂CO₃)的水溶液的體積比為1：1~100；

③所述溶液B中加入0.1mol/L的氫氧化鋁(Al(OH)₃)溶液，攪拌后隨即將混合溶液轉移至水熱反應釜中，于120℃水熱反應4~24h，然后自然冷卻，即得灰白色的含有固體懸浮顆粒的溶液C；所述溶液B與所述氫氧化鋁溶液的體積比為1：1~100；

④所述溶液C經去離子水離心洗滌、真空干燥后，即得鈷-鋁類水滑石（Co-AlLDHs）；