[發明專利]一種自潤滑高電阻率聚氨酯材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011275195.2
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112300566B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 吳斌;高燕;鄧娟;羅靖宜
• 申請（專利權）人: 廣州機械科學研究院有限公司
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L23/06;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C09K3/10
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明屬于高分子材料技術領域，公開了一種自潤滑高電阻率聚氨酯材料及其制備方法和應用。所述聚氨酯材料包括如下摩爾份數的原料：1份聚四氫呋喃醚二醇，4.0～4.5份4,4’?二苯基甲烷二異氰酸酯，3.0～3.5份1,4?丁二醇、0.005～0.015份聚乙烯蠟，0.002～0.005份內交聯劑。本發明將聚四氫呋喃醚二醇與4,4’?二苯基甲烷二異氰酸酯反應制得預聚體，加入聚乙烯蠟與擴鏈劑1,4?丁二醇進行擴鏈反應，然后熟化處理得到聚氨酯材料，最后加入1,12?十八烷二醇得到所述聚氨酯材料，制備方法簡單，易操作。根據所述聚氨酯材料物料配方及制備方法得到的聚氨酯材料實現具備自潤滑、低磨損和低導電率的綜合性能。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，特別涉及一種自潤滑高電阻率聚氨酯材料及其制備方法和應用。

背景技術

聚氨酯彈性體是一種介于橡膠與塑料之間的材料，具有硬度范圍寬、彈性好、耐磨以及機械強度高等優點，但是聚氨酯材料還具有摩擦系數大、摩擦生熱和內生熱大的問題。以液壓油為驅動介質的油缸密封件潤滑良好，密封件的磨損較小，耐用性較好。由于煤礦液壓支護設備工況具有易燃易爆等特殊性，無法使用液壓油作為驅動介質，常以水乳液作為驅動介質，水乳液的后處理成本高，直接排放對環境污染大。純水是目前最理想的驅動介質，純水介質驅動的油缸潤滑性差，密封件很容易因為干摩擦而磨損破壞，影響煤機液壓支護設備的使用和采礦安全。現有的技術方案中實現自潤滑的途徑較多，二硫化鉬、石墨等層狀材料，四氟乙烯及聚甲醛等低表面能添加劑的加入，降低了摩擦系數，但是磨耗會增加；硅油、聚乙烯蠟等在降低摩擦系數的同時會增加材料的壓縮永久變形率，密封件的密封壽命變差；碳纖維、石墨烯等的加入提升了材料的耐磨性，但是磨損造成的添加劑脫落會造成驅動介質污染，影響超純水的導電特性，腐蝕缸體。因此，現有的技術中很難實現密封材料及密封件的自潤滑、低磨損和低導電率3種特性的融合，現有的聚氨酯材料很難滿足煤機超純水液壓支護設備油缸密封對聚氨酯材料的要求。

發明內容

本發明目的在于針對上述現有技術的不足之處而提供一種自潤滑高電阻率聚氨酯材料及其制備方法和應用。該聚氨酯彈性體材料具有低磨耗、自潤滑、高電阻率和使用壽命長的特點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種自潤滑高電阻率聚氨酯材料，所述聚氨酯材料包括以下摩爾份數的原料：1份聚四氫呋喃醚二醇(PTMEG)，4.0～4.5份4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，3.0～3.5份1,4-丁二醇(BDO)、0.005～0.015份功能添加劑，0.002～0.005份內交聯劑。

根據所述聚氨酯材料原料制備得到的聚氨酯材料具備自潤滑、低磨損和低導電率、低壓縮永久變形率的綜合性能。

作為本發明的優選實施方式，所述聚四氫呋喃醚二醇的相對分子量為1000、1800中至少一種。所述聚四氫呋喃醚二醇具有良好的低溫柔順性、回彈率和耐水解特性。

作為本發明的優選實施方式，所述功能添加劑為聚乙烯蠟(PE蠟)。

聚乙烯蠟具有優良的耐寒性、耐熱性、耐化學性和耐磨性，可增加產品的光澤和加工性能，因其優異的外部潤滑作用和較強的內部潤滑作用，可作潤滑劑，也能改善產品的脫模性。聚乙烯蠟易析出到聚氨酯材料表面，降低摩擦系數和磨耗。

更優選地，所述聚乙烯蠟的相對分子量為2000～3000。

所述相對分子質量為2000～3000的聚乙烯蠟，軟化點為100℃～102.9℃，在100℃以內為蠟狀固態，起到潤滑作用的同時對聚氨酯材料本體的物理影響較小。

作為本發明的優選實施方式，所述內交聯劑為1,12-十八烷二醇。所述1,12-十八烷二醇在加工過程中與聚氨酯中游離的異氰酸酯反應，起到內交聯的作用。

另外，本發明提供了一種自潤滑高電阻率聚氨酯材料的制備方法，包括以下步驟：