[发明专利]树脂基碳量子点水润滑密封材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种树脂基碳量子点水润滑密封材料的制备方法。所述方法包括如下步骤：以直流电刻蚀碳源法制备碳量子点然后配制成水分散液；将短纤维除蜡处理后浸泡入碳量子点的水分散液中，充分浸泡后过滤出纤维，烘干后，开松；将化学纤维浸泡在偶联剂的乙醇溶液中，浸泡处理后捞出，干燥后，开松；将酚醛树脂和增韧剂溶于乙醇中，混合均匀后去除溶剂并加工成粉状；将处理后的短纤维、化学纤维、树脂粉、硬脂酸锌和滑石粉按比例混合高速分散均匀，将混合料填入热压模具，以真空硫化机加热加压固化成型。本发明提供的材料具有良好的力学性能和润滑性能，其压缩强度105MPa，弯曲强度50MPa，冲击强度29kJ/m²，硬度60。

技术领域

本发明属于水润滑动密封材料领域，具体涉及一种树脂基碳量子点水润滑密封材料的制备方法。

背景技术

随着世界各国对生态问题的重视以及环保法规的日益严苛，绿色环保和高效型添加剂成为润滑领域的研究热点。碳纳米材料由于原料来源广、绿色低毒以及独特的润滑性能等受到了广泛的关注。但是，大量的研究工作表明，碳纳米材料在基础树脂中的分散稳定差，即使经过复杂的化学或物理修饰，依然容易在分散介质中聚集，从而使其无法完全发挥功效甚至失效。碳量子点是一类新型的碳纳米材料，具有极小的尺寸(＜10nm)、球形的结构以及丰富的表面活性基团等特性。研究证明，碳量子点及其杂化材料作为固体润滑添加剂，可以有效地改善与基础树脂的相容性和长期稳定性，从而表现出优异的润滑特性。此外，纳米材料在树脂基体中可以起到“微滚珠”效应，大幅度降低材料的摩擦系数，提升产品的耐摩擦性能。然而，碳量子点作为添加剂在基础树脂中的研究还处在起步阶段，存在诸如材料性能单一和基础树脂种类受限等问题，限制其在固体润滑领域的进一步应用。

水润滑动密封系统中的静环部件，是运行中工作环境最复杂、工况最恶劣的部分。摩擦副运行时，由于受到弹簧力、密封压力、液膜开启力、摩擦力以及运行时惯性等作用，静环部分磨损较快，需定期更换，所以静环在很大程度上决定了水润滑动密封装置的使用性能和寿命。对于大型的静环部件，一般为酚醛树脂为基础树脂的复合材料，并且目前现有的生产方法和材料配方使其有大量缺陷没有得到有效解决，如：线速度低，不适用于大型轴密封部件；水润滑摩擦系数过高；动密封效果较差，易造成水在负压下溢出量过高；无法在吸水性能和润滑性能间达到平衡；产品硬度过高，易伤摩擦对偶等。酚醛树脂基静环中大多添加纤维，如纤维素纤维、棉纤维、麻纤维等，作为提升机械强度、降低摩擦系数、提高亲水性的填料，但未经改性处理的纤维其性能存在一定局限性，若要其性能得到需进一步提升，需要对其进行改性处理，以满足更高的产品性能要求。因此，除了需将现有的酚醛树脂进行增韧改性，已达到降低硬度的目的外，还需要进一步提升静环材料的润滑性能，使其能够满足大型水润滑轴密封要求。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种树脂基碳量子点水润滑密封材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由所述制备方法得到的水润滑轴密封静环部件材料。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种树脂基碳量子点水润滑密封材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)以直流电刻蚀碳源法制备碳量子点，然后配制成水分散液；

(2)将短纤维浸入除蜡剂溶液后捞出，经烘干处理，然后浸泡入碳量子点的水分散液中，充分浸泡后过滤出纤维，烘干后，开松；所述短纤维包括棉纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、纤维素纤维中的至少一种；

(3)将化学短切纤维浸泡在偶联剂的乙醇溶液中，浸泡处理后捞出，干燥后，开松；所述化学短切纤维包括尼龙纤维、芳纶纤维和涤纶纤维中的至少一种；

(4)将酚醛树脂和增韧剂以一定比例溶于乙醇中，混合均匀后去除溶剂并加工成粉状；