[发明专利]用于水润滑聚氨酯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于轴承的水润滑聚氨酯复合材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯弹性体复合材料是一类应用非常广泛的聚合物，具有高弹性、耐磨性、高粘接性、耐低温性、耐溶剂性、耐疲劳性，具有“耐磨橡胶”之称，耐海水腐蚀，抗震动性好，在海军、船舶、舰艇轴承中具有重要的应用，它是近年来发展较快的一种高分子合成材料。但由于它具有热不稳定性，大大限制了其应用。用化学共聚的方法将有机硅引入聚氨酯中可以提高材料的热稳定性和耐磨性，选用末端含有活性官能团的端羟基聚二甲基硅氧烷做为软段，可以跟异氰酸酯进行化学共聚，化学键和力强，同时提高了材料的热稳定性和韧性。

聚氨酯弹性体的制备方法主要有预聚法，预聚法是先合成分子两端含有二异氰酸酯的预聚体，然后引入低分子量二元醇或二胺等扩链剂硫化制得聚氨酯，适用于聚氨酯弹性体的合成。

国内目前的用于水润滑轴承的聚氨酯复合材料减摩抗磨性能较差，噪音大，使用寿命较短。国内现有相关专利有：02820341热塑性聚氨酯-硅氧烷弹性体的制备，87101388聚氨酯聚硅氧烷线型嵌段共聚物的制备及应用，96197925聚硅氧烷聚氨酯组合物，03126957一种氨基硅油改性聚氨酯的制备方法，200710042634一种碳纳米管改性聚氨酯弹性体的制备方法。然而采用有机硅改性聚氨酯复合材料用于水润滑轴承的制备方法尚未见报道，并且有机硅改性聚氨酯复合材料具有优异的水润滑性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水润滑轴承聚氨酯复合材料的制备方法。

本发明采用预聚法合成，二异氰酸酯作为硬段，聚醚型二醇作为软段，二月桂酸二丁基锡作为催化剂进行反应，最后加入3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷进行扩链反应，浇入模具中固化，脱模后自然冷却。

一种用于水润滑聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于该方法依次步骤为：

A预聚体合成阶段：首先加入聚合物二醇与二异氰酸酯混合，然后加入有机硅进行改性，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，加热至80～100℃并用惰性气体保护，机械搅拌反应1～2小时后得到预聚体；

B扩链固化成型阶段：将预聚体，以及扩链剂二胺为3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷进行扩链反应，反应温度为80℃-100℃；反应结束后快速浇入模具中在100～120℃下固化12～24小时成型，脱模后自然冷却。

本发明采用的聚合物二醇为聚醚型二醇，选自分子量为400～2000的聚四氢呋喃二醇或分子量为400～8000的聚乙二醇。

本发明采用的有机硅为端羟基聚二甲基硅氧烷，分子量为2800、5600、14000或28000。

本发明采用的二异氰酸酯为甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。

本发明制备预聚体时二异氰酸酯与聚合物二醇的摩尔比为2∶1～5∶1，有机硅的添加小于聚乙二醇的10mol％。

本发明催化剂的用量相对于聚合物二醇为0.2-0.6％wt。

本发明的制备的有机硅改性聚氨酯复合材料热稳定性好，耐磨性提高，水润滑性能突出，具有良好的自润滑性能，提高了材料的耐磨能力，延长材料的使用寿命。

本发明产品的主要性能指标如下：

拉伸强度(MPa)：≥40

热分解温度(℃)≥340

密度：1.255±0.005g/cm³

大气下干摩擦系数：0.28～0.35(对偶为GCr15不锈钢环)

水润滑摩擦系数：≤0.01(对偶为GCr15不锈钢环，润滑介质为超纯水)

大气下体积磨损率：≤15.8×10^-5mm³/N·m

水润滑体积磨损率：≤2.7×10^-5mm³/N·m

利用有机硅改性提高了聚氨酯复合材料的热稳定性和耐磨性能，从而延长了使用寿命。该材料可用于水润滑轴承等材料，避免油润滑带来的海洋环境污染。

具体实施方式

有机硅改性聚氨酯弹性体的制备方法如下：

实施例1：