[发明专利]复合摩擦材料及其制备方法和制备装置

说明书

本发明公开了一种复合摩擦材料及其制备方法和制备装置。制备方法包括(1)将己内酰胺单体与催化剂反应，得第一反应液；(2)将己内酰胺单体、聚醚多元醇、异氰酸酯化合物和表面带有‑OH基团的固体润滑剂反应，得第二反应液；(3)将第一、二反应液混合，加热成型，得复合摩擦材料。制备装置包括第一反应釜、第二反应釜、真空泵、模具和加热炉，第一、二反应釜通过第一、二缓冲管路与真空泵连通，第一、二缓冲管路上设有缓冲釜，第一、二反应釜通过第一、二出料管与模具上的混合入料管连通。本发明的方法和装置制得的复合摩擦材料在保证拉伸强度和弯曲强度性能的同时，室温及低温冲击韧性、摩擦磨损性能均得到大幅提高。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及一种复合摩擦材料及其制备方法和制备装置，具体涉及一种聚酰胺6/聚氨酯/固体润滑剂复合摩擦材料及其制备方法和制备装置。

背景技术

聚合物材料的表面硬度低，承载能力差，易磨损，为了改善其摩擦学性能，需对聚合物进行物理或化学改性，制成聚合物基复合材料，使其具有优异的摩擦学特性，广泛地应用于需要干摩擦、重载荷、低转速等场合。聚酰胺6复合材料的摩擦特性比较突出，但其耐磨性、自润滑性欠佳，磨损率较大，且在同时要求高冲击性和耐磨性的场合，复合材料制品的使用常常受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有优良的摩擦磨损性能、较高的室温及低温冲击韧性、较高的拉伸强度和弯曲强度的复合摩擦材料及其制备方法和制备装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种复合摩擦材料，所述复合摩擦材料是先利用己内酰胺单体、聚醚多元醇和异氰酸酯化合物制备酰基己内酰胺封端的聚氨酯预聚物，再将表面带有-OH基团的固体润滑剂与酰基己内酰胺封端的聚氨酯预聚物反应，最后引发己内酰胺阴离子聚合得到。

上述的复合摩擦材料中，优选的，所述复合摩擦材料在载荷为78.5N～150N，滑行速度为500rpm～1500rpm的条件下，摩擦系数为0.08～0.15，磨损率为1×10^-5mm³/Nm～14.5×10^-5mm³/Nm；所述复合摩擦材料的邵氏硬度为78～85，拉伸强度为50MPa～68MPa；所述复合摩擦材料与纯聚酰胺6相比，室温冲击强度提高2～6倍，-50℃时的低温冲击强度提高1～4倍。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种复合摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将己内酰胺单体与催化剂加入第一反应釜中，加热至熔融，真空脱水，得到己内酰胺阴离子，即第一反应液；

(2)先将己内酰胺单体加入第二反应釜中，加热至熔融后，真空脱水，然后将聚醚多元醇和异氰酸酯化合物加入第二反应釜中，经第一反应后，再加入表面带有-OH基团的固体润滑剂进行第二反应，得到第二反应液；

(3)将第一反应液和第二反应液混合，浇铸至模具中，经加热成型后，得到复合摩擦材料。

上述的复合摩擦材料的制备方法中，优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中，所述己内酰胺单体的总质量与所述催化剂的质量之比(即步骤(1)中己内酰胺单体和步骤(2)中己内酰胺单体的总质量与步骤(1)中催化剂的质量之比)为95～99∶1～5；所述步骤(1)中的己内酰胺单体与所述步骤(2)中的己内酰胺单体的质量比为35～60∶40～65。

上述的复合摩擦材料的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述异氰酸酯化合物与所述表面带有-OH基团的固体润滑剂的质量比为1～6∶5～20，所述聚醚多元醇与所述异氰酸酯化合物的质量比为2～6∶1～3，所述己内酰胺单体与所述聚醚多元醇的质量比为70～95∶5～30。