一种含氟聚氨酯水润滑复合材料及制备方法、轴承与流程

本申请属于高分子水润滑材料领域，具体涉及一种含氟聚氨酯水润滑复合材料及制备方法、轴承。

背景技术：

1、水润滑轴承直接以水作为润滑介质，可以有效避免润滑油泄露造成水体污染问题，具有环境友好特性。水润滑轴承不仅节省了大量润滑油，同时还简化了传统轴系结构设计，免去了复杂的密封结构设计工作，轴承的后期维护和保养也更加便捷。与此同时，水的比热较大，在摩擦过程中可以有效带走摩擦副的表面热量，对摩擦生热的冷却效果显著。

2、目前常用的水润滑轴承聚合物材料主要有：橡胶复合材料、超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯以及聚氨酯材料等。聚氨酯（pu）是一种嵌段共聚物，具有很强的结构和功能可设计性，与其它高分子轴承材料相比，pu更适用于砂-水条件下，进入摩擦界面的砂粒在材料的弹性形变作用下包覆起来，随轴转动过程中将其带入沟槽，最后由水冲刷带离轴承，有效避免对轴的过度磨损。然而pu作为水润滑轴承基体材料的局限性也已被发现，如耐水性能不足、重载和低速下滑动时可能会发生运动系统咬合等。

技术实现思路

1、本申请的目的是解决现有技术的不足，提供一种含氟聚氨酯水润滑复合材料及制备方法、轴承，具体采用以下的技术方案：

2、一种含氟聚氨酯水润滑复合材料，其原料包括含氟聚氨酯预聚体和聚四氟乙烯；含氟聚氨酯预聚体由端双羟基全氟聚醚单体和聚氨酯预聚体制得。

3、在现有的聚氨酯水润滑轴承聚合物材料领域中，一般在聚氨酯体系中加入聚四氟乙烯以进一步提高材料的润滑性，但由于聚四氟乙烯的极性小，表面能低，因此其在高极性的聚氨酯体系的分散性较差，界面结合性较差，所以聚四氟乙烯往往会存在团聚现象，从而严重影响聚氨酯体系的性能，本申请所提供的含氟聚氨酯水润滑复合材料提升了与聚四氟乙烯的相容性，从而使得聚四氟乙烯能够均匀且紧密的分散在含氟聚氨酯水润滑复合材料中。

4、在一些优选的实施情况中，端双羟基全氟聚醚单体为1h，1h，11h，11h-全氟-3，6，9-三氧十一烷-1，11-二醇、聚全氟乙氧基甲氧基二氟乙基peg醚和全氟聚醚二醇中的至少一种。

5、在一些优选的实施情况中，端双羟基全氟聚醚单体与聚氨酯预聚体的质量比为（0.01-0.1）：1。

6、在一些优选的实施情况中，聚四氟乙烯与含氟聚氨酯预聚体的质量比为（0.02-0.1）：1。

7、在一些优选的实施情况中，原料还包括增强纤维。

8、在一些优选的实施情况中，增强纤维为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维中的至少一种；增强纤维与含氟聚氨酯预聚体的质量比为（0.05-0.2）：1；增强纤维的平均粒径为400目-2000目；聚四氟乙烯的平均粒径为1 μm-20 μm。

9、一方面，本申请还提供了一种含氟聚氨酯水润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、将端双羟基全氟聚醚单体与聚氨酯预聚体反应，得到含氟聚氨酯预聚体；

11、s2、然后将含氟聚氨酯预聚体与剩余的原料进行固化反应，得到含氟聚氨酯水润滑复合材料。

12、在一些优选的实施情况中，s1的具体过程为：将端双羟基全氟聚醚单体在105 ℃下烘干24 h，随后与聚氨酯预聚体混合，在氮气保护和80 ℃-95 ℃的条件下反应2 h-4 h，得到含氟聚氨酯预聚体；s2的具体过程为：将含氟聚氨酯预聚体加热至70 ℃-80 ℃，随后与剩余的原料混合得到第一混合物，再将融化的固化剂与第一混合物混匀，脱泡，随后浇注在模具中，热压30 min-60 min，热压的压力为5 mpa-10 mpa，温度为120 ℃；随后脱模，最后90 ℃固化15 h-24 h；得到含氟聚氨酯水润滑复合材料。

13、在一些优选的实施情况中，固化反应中采用的固化剂为4，4'-亚甲基二（2-氯苯胺）和4，4'-亚甲基双（3-氯-2，6-二乙基苯胺）中的至少一种；固化反应中采用的固化剂与含氟聚氨酯预聚体的质量比为（0.2-0.3）：1。

14、另一方面，本申请还提供了一种包括上述含氟聚氨酯水润滑复合材料的轴承。

15、本申请的有益效果为：

16、本申请采用端双羟基全氟聚醚单体和聚氨酯预聚体制得含氟聚氨酯预聚体，提升了与聚四氟乙烯的相容性，降低了吸水性、摩擦系数，使得所提供的氟聚氨酯水润滑复合材料具备优秀的耐水性能、耐磨性能。

技术特征：

1.一种含氟聚氨酯水润滑复合材料，其特征在于，其原料包括含氟聚氨酯预聚体和聚四氟乙烯；所述含氟聚氨酯预聚体由端双羟基全氟聚醚单体和聚氨酯预聚体制得。

2.根据权利要求1所述的含氟聚氨酯水润滑复合材料，其特征在于，所述端双羟基全氟聚醚单体为1h，1h，11h，11h-全氟-3，6，9-三氧十一烷-1，11-二醇、聚全氟乙氧基甲氧基二氟乙基peg醚和全氟聚醚二醇中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的含氟聚氨酯水润滑复合材料，其特征在于，所述端双羟基全氟聚醚单体与所述聚氨酯预聚体的质量比为（0.01-0.1）：1。

4.根据权利要求1所述的含氟聚氨酯水润滑复合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯与所述含氟聚氨酯预聚体的质量比为（0.02-0.1）：1。

5.根据权利要求1至4任一项所述的含氟聚氨酯水润滑复合材料，其特征在于，所述原料还包括增强纤维。

6.根据权利要求5所述的含氟聚氨酯水润滑复合材料，其特征在于，所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维中的至少一种；和/或，所述增强纤维与所述含氟聚氨酯预聚体的质量比为（0.05-0.2）：1；和/或，所述增强纤维的平均粒径为400目-2000目；和/或，所述聚四氟乙烯的平均粒径为1 μm-20 μm。

7.一种权利要求1至6任一项所述的含氟聚氨酯水润滑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，s1的具体过程为：将所述端双羟基全氟聚醚单体在105 ℃下烘干24 h，随后与所述聚氨酯预聚体混合，在氮气保护和80 ℃-95℃的条件下反应2 h-4 h，得到所述含氟聚氨酯预聚体；和/或，s2的具体过程为：将所述含氟聚氨酯预聚体加热至70 ℃-80 ℃，随后与剩余的所述原料混合得到第一混合物，再将融化的固化剂与所述第一混合物混匀，脱泡，随后浇注在模具中，热压30 min-60 min，所述热压的压力为5 mpa-10 mpa，温度为120 ℃；随后脱模，最后90 ℃固化15 h-24 h；得到所述含氟聚氨酯水润滑复合材料。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述固化反应中采用的固化剂为4，4'-亚甲基二（2-氯苯胺）和4，4'-亚甲基双（3-氯-2，6-二乙基苯胺）中的至少一种；和/或，所述固化反应中采用的固化剂与所述含氟聚氨酯预聚体的质量比为（0.2-0.3）：1。

10.一种轴承，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的含氟聚氨酯水润滑复合材料。

技术总结本申请属于高分子水润滑材料领域，提供了一种含氟聚氨酯水润滑复合材料及制备方法、轴承，本申请采用端双羟基全氟聚醚单体和聚氨酯预聚体制得含氟聚氨酯预聚体，从而向聚氨酯中引入含氟基团，并添加聚四氟乙烯微粉，制备了一种可以用于轴承制作的含氟聚氨酯水润滑复合材料；本申请所提供的含氟聚氨酯材料通过在聚合物中引入端双羟基全氟聚醚单体不仅解决了添加聚四氟乙烯易团聚的问题，还提升了耐水性、耐磨性。技术研发人员：李江波,伍巍,唐梓健,李小磊,伍德民受保护的技术使用者：季华实验室技术研发日：技术公布日：2025/1/13