[发明专利]适用于油润滑工况的环氧树脂基纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种适用于油润滑工况的环氧树脂基纳米复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：⑴水热法制备钴‑铝类水滑石；⑵所述钴‑铝类水滑石与环氧树脂在真空条件下搅拌混合5~30min，再加入固化剂继续搅拌混合4~8min，得到混合液；⑶所述混合液倒入模具中进行高温固化，脱模定型后，即得适用于油润滑工况的环氧树脂基纳米复合材料。本发明方法成本低廉、简单易行，可大批量生产，所得的环氧树脂基纳米复合材料抗摩擦磨损性能好，作为油润滑工况下的运动部件具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及适用于油润滑工况的环氧树脂基纳米复合材料的制备方法。

背景技术

现代工业的迅速发展对机械设备行业的运行工况要求越来越高，致使机械设备的运动部件频繁处于混合润滑甚至边界润滑条件下。在边界润滑条件下，润滑介质的流体动力效应被减弱，润滑介质的承载能力以及润滑剪切特性被削弱，摩擦副之间的直接接触加剧，导致摩擦副材料产生越来越严重的磨损，因此，提高摩擦副材料在此条件下的耐磨性显得十分重要。

对于摩擦副材料在边界润滑条件下的严重摩擦磨损，国内外研究人员试图从两方面着手解决：一是提高润滑油本身的润滑性能；二是通过设计不同材质的摩擦副材料来避免其在边界条件下的失效。聚合物复合材料由于其本身的自润滑性、尺寸稳定性、耐腐蚀性等一系列优良的性能，作为新型的摩擦副材料获得了越来越广泛的研究与应用。聚合物复合材料除了作为无油润滑条件下的自润滑材料以外，很多研究学者也开始探索不同纳米颗粒增强改性的聚合物复合材料在油润滑条件下的摩擦学性能。研究表明，在油润滑条件下聚合物纳米复合材料中的功能性纳米颗粒通过摩擦化学作用能够在金属对偶表面形成一层具有保护作用，同时兼具润滑特性的转移膜。该转移膜能够有效分离摩擦副之间的直接接触，从而降低摩擦副材料的摩擦磨损。因此，设计具有优异润滑性能的聚合物基纳米复合材料成为解决油润滑条件下运动部件失效的重要途径之一。

环氧树脂（EP）作为自润滑基体材料，具有热稳定性好、耐化学性高、绝缘性好、收缩率低、粘接性好等优异性能。然而，纯环氧树脂由于其自身的三维空间结构易发生粘着磨损，不适合单独作为自润滑材料使用。研究表明，在聚合物基体中添加功能填料以提高材料的承载能力，降低摩擦副之间的真实接触面积和粘接力，是提高复合材料摩擦学性能的有效手段。类水滑石作为一种新型的层片状纳米材料作为润滑油添加剂能够表现出良好的摩擦学性能，但目前尚无有关于类水滑石纳米填料在油润滑条件下作为聚合物材料功能填料的公开报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、简单易行的适用于油润滑工况的环氧树脂基纳米复合材料的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的适用于油润滑工况的环氧树脂基纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备钴-铝类水滑石（Co-Al LDHs）：

①将硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)分散在去离子水中，得到浓度为0.1~3mol/L的溶液A；

②将所述溶液A加入到含有氢氧化钠(NaOH)和碳酸钠(Na₂CO₃)的水溶液中，经磁力搅拌使其充分溶解，得到溶液B；所述溶液A与所述含有氢氧化钠(NaOH)和碳酸钠(Na₂CO₃)的水溶液的体积比为1：1~100；

③所述溶液B中加入0.1mol/L的氢氧化铝(Al(OH)₃)溶液，搅拌后随即将混合溶液转移至水热反应釜中，于120℃水热反应4~24h，然后自然冷却，即得灰白色的含有固体悬浮颗粒的溶液C；所述溶液B与所述氢氧化铝溶液的体积比为1：1~100；

④所述溶液C经去离子水离心洗涤、真空干燥后，即得钴-铝类水滑石（Co-AlLDHs）；