專利名稱：用于水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種用于軸承的水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯彈性體復(fù)合材料是一類應(yīng)用非常廣泛的聚合物，具有高彈性、耐磨性、高粘接性、耐低溫性、耐溶劑性、耐疲勞性,具有“耐磨橡膠”之稱,耐海水腐蝕,抗震動(dòng)性好,在海軍、船舶、艦艇軸承中具有重要的應(yīng)用，它是近年來發(fā)展較快的一種高分子合成材料。但由于它具有熱不穩(wěn)定性，大大限制了其應(yīng)用。用化學(xué)共聚的方法將有機(jī)硅引入聚氨酯中可以提高材料的熱穩(wěn)定性和耐磨性，選用末端含有活性官能團(tuán)的端羥基聚二甲基硅氧烷做為軟段，可以跟異氰酸酯進(jìn)行化學(xué)共聚，化學(xué)鍵和力強(qiáng)，同時(shí)提高了材料的熱穩(wěn)定性和韌性。聚氨酯彈性體的制備方法主要有預(yù)聚法，預(yù)聚法是先合成分子兩端含有二異氰酸酯的預(yù)聚體，然后引入低分子量二元醇或二胺等擴(kuò)鏈劑硫化制得聚氨酯，適用于聚氨酯彈性體的合成。國(guó)內(nèi)目前的用于水潤(rùn)滑軸承的聚氨酯復(fù)合材料減摩抗磨性能較差，噪音大，使用壽命較短。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有相關(guān)專利有:02820341熱塑性聚氨酯-硅氧烷彈性體的制備，87101388聚氨酯聚硅氧烷線型嵌段共聚物的制備及應(yīng)用，96197925聚硅氧烷聚氨酯組合物，03126957 —種氨基硅油改性聚氨酯的制備方法，200710042634 —種碳納米管改性聚氨酯彈性體的制備方法。然而采用有機(jī)硅改性聚氨酯復(fù)合材料用于水潤(rùn)滑軸承的制備方法尚未見報(bào)道，并且有機(jī)硅改性聚氨酯復(fù)合材料具有優(yōu)異的水潤(rùn)滑性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目 的在于提供一種用于水潤(rùn)滑軸承聚氨酯復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明采用預(yù)聚法合成，二異氰酸酯作為硬段，聚醚型二醇作為軟段，二月桂酸二丁基錫作為催化劑進(jìn)行反應(yīng)，最后加入3，3' -二氯_4，4' - 二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，澆入模具中固化，脫模后自然冷卻?！N用于水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法依次步驟為:A預(yù)聚體合成階段:首先加入聚合物二醇與二異氰酸酯混合，然后加入有機(jī)硅進(jìn)行改性，再加入催化劑二月桂酸二丁基錫，加熱至80 100°C并用惰性氣體保護(hù)，機(jī)械攪拌反應(yīng)I 2小時(shí)后得到預(yù)聚體；B擴(kuò)鏈固化成型階段:將預(yù)聚體，以及擴(kuò)鏈劑二胺為3，3' -二氯-4，4' -二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)溫度為80°C -1OO0C ;反應(yīng)結(jié)束后快速澆入模具中在100 120°C下固化12 24小時(shí)成型，脫模后自然冷卻。本發(fā)明采用的聚合物二醇為聚醚型二醇，選自分子量為400 2000的聚四氫呋喃二醇或分子量為400 8000的聚乙二醇。本發(fā)明采用的有機(jī)硅為端羥基聚二甲基硅氧烷，分子量為2800、5600、14000或28000。
本發(fā)明采用的二異氰酸酯為甲苯-2，4_ 二異氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。本發(fā)明制備預(yù)聚體時(shí)二異氰酸酯與聚合物二醇的摩爾比為2:1 5: 1，有機(jī)硅的添加小于聚乙二醇的IOmol%。本發(fā)明催化劑的用量相對(duì)于聚合物二醇為0.2-0.6% Wt0本發(fā)明的制備的有機(jī)硅改性聚氨酯復(fù)合材料熱穩(wěn)定性好，耐磨性提高，水潤(rùn)滑性能突出，具有良好的自潤(rùn)滑性能，提高了材料的耐磨能力，延長(zhǎng)材料的使用壽命。本發(fā)明產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)如下:拉伸強(qiáng)度(MPa):彡40熱分解溫度(V )彡340密度:1.255±0.005g/cm3大氣下干摩擦系數(shù):0.28 0.35 (對(duì)偶為GCrl5不銹鋼環(huán)) 水潤(rùn)滑摩擦系數(shù):< 0.01 (對(duì)偶為GCrl5不銹鋼環(huán)，潤(rùn)滑介質(zhì)為超純水)大氣下體積磨損率:< 15.8 X 10 5mm3/N.m水潤(rùn)滑體積磨損率..< 2.7X 10_5mm3/N.m利用有機(jī)硅改性提高了聚氨酯復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和耐磨性能，從而延長(zhǎng)了使用壽命。該材料可用于水潤(rùn)滑軸承等材料，避免油潤(rùn)滑帶來的海洋環(huán)境污染。
具體實(shí)施例方式有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體的制備方法如下:實(shí)施例1:首先加入聚乙二醇(MW.400)和I %的端羥基聚二甲基硅氧烷(MW.2800)與甲苯-2，4-二異氰酸酯混合，甲苯-2，4-二異氰酸酯與聚乙二醇的摩爾比為2: 1，再加入
0.5%的催化劑二月桂酸二丁基錫，在80°C下通N2保護(hù)(0.05MPa)機(jī)械攪拌，待反應(yīng)I小時(shí)后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，最后澆入模具中在100°C下固化12小時(shí)，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料。實(shí)施例2:首先加入聚四氫呋喃二醇(MW.400)和3%的端羥基聚二甲基硅氧烷(MW.5600)與甲苯-2，4-二異氰酸酯混合，甲苯-2，4-二異氰酸酯與聚四氫呋喃二醇的摩爾比為2: 1，再加入0.5%的催化劑二月桂酸二丁基錫，在80°C下通N2保護(hù)(0.1MPa)機(jī)械攪拌，待反應(yīng)
1.5小時(shí)后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，最后澆入模具中在100°C下固化24小時(shí)，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料。實(shí)施例3:首先加入聚乙二醇(MW.8000)和5%的端羥基聚二甲基硅氧烷(MW.28000)與二苯基甲烷二異氰酸酯混合，二苯基甲烷二異氰酸酯與聚乙二醇的摩爾比為5: 1，再加入
0.5%的催化劑二月桂酸二丁基 錫，在100°C下通N2保護(hù)(0.1MPa)機(jī)械攪拌，待反應(yīng)2小時(shí)后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，最后澆入模具中在120°C下固化24小時(shí)，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料。
實(shí)施例4:首先加入聚四氫呋喃二醇(MW.2000)和10 %的端羥基聚二甲基硅氧烷(MW.28000)與二苯基甲烷二異氰酸酯混合，二苯基甲烷二異氰酸酯與聚四氫呋喃二醇的摩爾比為5: 1，再加入0.5%的催化劑二月桂酸二丁基錫，在100°C下通N2保護(hù)(0.1MPa)機(jī)械攪拌，待反應(yīng)2小時(shí)后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' - 二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)， 最后澆入模具中在120°C下固化24小時(shí)，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種用于水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法依次步驟為: A預(yù)聚體合成階段:首先加入聚合物二醇與二異氰酸酯混合，然后加入有機(jī)硅進(jìn)行改性，再加入催化劑二月桂酸二丁基錫，加熱至80 100°C并用惰性氣體保護(hù)，機(jī)械攪拌反應(yīng).1 2小時(shí)后得到預(yù)聚體； B擴(kuò)鏈固化成型階段:將預(yù)聚體，以及擴(kuò)鏈劑二胺為3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)溫度為80°C -1OO0C ;反應(yīng)結(jié)束后快速澆入模具中在100 120°C下固化12 24小時(shí)成型，脫模后自然冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于聚合物二醇為聚醚型二醇，選自分子量為.400 2000的聚四氫呋喃二醇或分子量為400 8000的聚乙二醇。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于有機(jī)硅為端羥基聚二甲基硅氧烷，分子量為.2800,5600,14000 或 28000。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于二異氰酸酯為甲苯_2，4-二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于制備預(yù)聚體時(shí)二異氰酸酯與聚合物二醇的摩爾比為2:1 5: 1，有機(jī)硅的添加小于聚乙二醇的10mol%。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于催化劑的用量相對(duì)于聚合物二醇為.0.2—0.6% Wt0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水潤(rùn)滑聚氨酯復(fù)合材料的制備方法。采用預(yù)聚法合成，二異氰酸酯作為硬段，聚醚型二醇作為軟段，二月桂酸二丁基錫作為催化劑進(jìn)行反應(yīng)，最后加入3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，澆入模具中固化，脫模后自然冷卻。材料熱穩(wěn)定性好，耐磨性提高，水潤(rùn)滑性能突出，具有良好的自潤(rùn)滑性能，提高了材料的耐磨能力，延長(zhǎng)材料的使用壽命。
文檔編號(hào)C08G18/32GK103172823SQ201110442090
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者王廷梅, 趙蓋, 李秀勇, 王齊華, 陳守兵 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所