一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯材料，具体涉及一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料及其制备方法。

背景技术：

1、于传统的密封行业中，常采用聚氨酯材料、mdi、tdi、ppdi等材质制备密封部件，然而此类材料普遍存在韧性、耐磨、耐温、耐腐蚀等性能差的问题，且主要是由高分子材料基材所决定的性能，通过改性其性能以优化产品性能是比较有限的，在长时间使用或外界机械式摩擦运动后，极易造成损坏而引起安全性问题。

技术实现思路

1、为了克服上述技术问题，本发明公开了一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料及其制备方法。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

3、一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，所述材料包括如下按质量百分比计的组分：预聚体70～90％、1,4-丁二醇5～10％、聚四氟乙烯超微粉1～5％、石墨烯1～5％、二硫化钨0.2～1％、碳纤维粉0.5～3％、增韧剂1～3％、结构稳定剂1～3％和色料1～3％。

4、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其中所述预聚体包括如下按质量百分比计的组分：多异氰酸酯30～50％、聚醚多元醇20～30％、氨基封端的聚二甲基硅氧烷2～5％、尿素5～15％、双环戊二烯6～12％、偶氮二异庚腈4～8％、乳化剂6～8％、环氧树脂10-15％和催化剂0.2～2％。

5、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其中所述聚四氟乙烯超微粉中粒径为1μm以下的粉体占比为90～95％。

6、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其中所述碳纤维粉的粒径为30～80μm，长径比为100-200。

7、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其中所述石墨烯的粒径为100～250μm，厚度为10～50μm；

8、任选地，所述石墨烯为片状石墨烯、鳞片石墨、可膨胀石墨和薄层石墨的一种或几种。

9、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其中所述二硫化钨为0.1-10μm粒径的晶体。

10、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其中所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中一种或几种。

11、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其中所述聚醚多元醇为聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇中的一种或几种。

12、一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料的制备方法，所述制备方法用于制备上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料；

13、所述制备方法包括以下步骤：

14、步骤1，制备预聚体；

15、步骤2，于持续搅拌和真空脱泡的条件下，控制温度为80℃，向所述预聚体中加入结构稳定剂，制得组分a；

16、步骤3，于45℃下，将1,4-丁二醇和增韧剂混合均匀，制得组分b；

17、步骤4，于持续搅拌和真空脱泡的条件下，依次加入聚四氟乙烯超微粉、石墨烯、二硫化钨、碳纤维粉和色料，制得组分c；

18、步骤5，将所述组分a、组分b和组分c混合均匀，升温至110℃下反应1～2h，得到所述自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料。

19、上述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料的制备方法，其中所述步骤1的具体步骤包括：

20、步骤1-1，取多异氰酸酯、聚醚多元醇和氨基封端的聚二甲基硅氧烷，于80℃下持续搅拌反应3～4h，制得组分i；

21、步骤1-2，取尿素、双环戊二烯、乳化剂、环氧树脂混合均匀，制得组分ii；

22、步骤1-3，向所述组分ii中加入所述组分i，于40～50℃下分散均匀，加入偶氮二异庚腈和催化剂后，搅拌1～2h，得到所述预聚体。

23、本发明的有益效果包括以下几点：

24、(1)以预聚体为基体，协同添加聚四氟乙烯超微粉、石墨烯、二硫化钨和碳纤维粉，实现在构筑稳定的均热通道的同时，沿所述均热通道保持优异的润滑耐磨性能，且各原料的粒径和厚度严格调整至适宜范围，避免发生缠绕团聚现象，克服当摩擦温度上升或摩擦力度过大时各原料因膨胀而引起增摩的问题，极大程度地优化产品材料的自润滑性、耐温性，增强产品的尺寸稳定性、存储稳定性和良好的机械稳定性；

25、(2)添加适宜用量特定粒径和厚度的石墨烯，一方面可实现石墨烯垂直定向排列于产品的散热界面，解决传统聚氨酯材料摩擦时导热性能差的问题，当产品在摩擦过程中，石墨烯压缩呈倒状，形成平行于散热界面的均热通道，优化均热效果和耐温效果，另一方面石墨烯兼具改善产品的耐磨性，降低磨损量，在摩擦剪切力作用下起到减摩作用，实现沿均热通道优化润滑效果和稳定性；进一步引入均匀分布且取向杂乱的碳纤维粉，使碳纤维粉与所述预聚体充分结合，增强产品材料耐磨性的同时进一步增强增韧；聚四氟乙烯超微粉具有良好的抗酸抗碱、耐高温的特性，且其摩擦系数极低，进一步改善产品的摩擦磨损性能和润滑性能；二硫化钨具有稳定的低摩擦系数，可显著提高产品的抗磨、导热性能等同时，发挥增强增韧的作用；

26、(3)所述预聚体利用乳化剂和双环戊二烯形成均相乳化反应体系，在偶氮二异庚腈的紫外光引发作用下，使多异氰酸酯、聚醚多元醇和氨基封端的聚二甲基硅氧烷在高度分散的状态下交联重排，以构筑强相互作用且稳定性高的整体结构体系，进而赋予产品良好的抵抗物理因素干扰性能；

27、(4)开创性地限定聚四氟乙烯超微粉、石墨烯、二硫化钨和碳纤维粉的粒径达微米级别，在兼具极低摩擦系数的前提，通过增大其比表面积而增强产品材料的整体触变性，不易流动，有助于支撑所述预聚体整体结构体系和石墨烯固化后始终保持原有方向，有效地提高产品材料的整体摩擦磨损性能和机械物理性能。

技术特征：

1.一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述材料包括如下按质量百分比计的组分：预聚体70～90％、1,4-丁二醇5～10％、聚四氟乙烯超微粉1～5％、石墨烯1～5％、二硫化钨0.2～1％、碳纤维粉0.5～3％、增韧剂1～3％、结构稳定剂1～3％和色料1～3％。

2.根据权利要求1所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述预聚体包括如下按质量百分比计的组分：多异氰酸酯30～50％、聚醚多元醇20～30％、氨基封端的聚二甲基硅氧烷2～5％、尿素5～15％、双环戊二烯6～12％、偶氮二异庚腈4～8％、乳化剂6～8％、环氧树脂10-15％和催化剂0.2～2％。

3.根据权利要求2所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯超微粉中粒径为1μm以下的粉体占比为90～95％。

4.根据权利要求3所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述碳纤维粉的粒径为30～80μm，长径比为100-200。

5.根据权利要求4所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述石墨烯的粒径为100～250μm，厚度为10～50μm；

6.根据权利要求5所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述二硫化钨为0.1-10μm粒径的晶体。

7.根据权利要求6所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中一种或几种。

8.根据权利要求7所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇中的一种或几种。

9.一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1～8任一所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料；

10.根据权利要求9所述的自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤包括：

技术总结本发明公开一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料，其包括如下按质量百分比计的组分：预聚体70～90％、1,4‑丁二醇5～10％、聚四氟乙烯超微粉1～5％、石墨烯1～5％、二硫化钨0.2～1％、碳纤维粉0.5～3％、增韧剂1～3％、结构稳定剂1～3％和色料1～3％；还公开一种自润滑耐温耐腐蚀型聚氨酯改性材料的制备方法。本发明以预聚体为基体，协同添加特定微米级别粒径的聚四氟乙烯超微粉、石墨烯、二硫化钨和碳纤维粉，实现在构筑稳定的均热通道的同时，降低磨损量，在摩擦剪切力作用下起到减摩作用，实现沿所述均热通道保持优异的整体摩擦磨损性能和机械物理性能。技术研发人员：隆新祥,何波勇,隆云华,邓进才,周峰受保护的技术使用者：广东欧特派环保材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18