[发明专利]一种聚对苯二酸丁二酯树脂基深海润滑材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚对苯二酸丁二酯树脂基深海润滑材料，是以聚对苯二酸丁二酯树脂为基体，采用制备的聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球为增强组分，经过熔融共混、造粒以及注塑成型后制成。所述聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球为均一的球形，平均粒径为3~4μm，均匀分散于聚对苯二酸丁二酯树脂中，并与树脂基体结合紧密。所述深海润滑材料具有优异的力学性能和较强的抵御海水渗透、扩散的能力。同时，得益于聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球独特的物理化学性质，可以在深海环境下于金属配副表面形成强韧摩擦转移膜，从而使得复合材料具有优异的摩擦磨损性能，并且不随海洋深度增加而衰减，用于深海环境下使役的各类泵、阀、密封件和轴承部件等制备。

技术领域

本发明涉及一种高分子润滑材料，尤其涉及一种以聚对苯二酸丁二酯为基体改性的高分子润滑材料及其制备方法，主要用于深海环境下使役的各类泵、阀、密封件和轴承部件等制备，属于海洋工程材料领域。

背景技术

深海装备的动力系统组件，在使用、运行中不可避免地要产生相对运动，许多关键摩擦系统部件需要直接在深海环境中服役。而深海是高水压极端环境，随海洋深度增加，海水压力随之以近似线性的方式快速增加；同时海水介质腐蚀性强，粘度低、润滑性差。苛刻使役工况对服役于深海环境的润滑材料提出了更高的要求。现役的深海润滑材料主要是以聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等为基体的复合材料，它们多沿用常压海水工况的设计思路，缺乏针对深海环境特异性的设计。现有研究表明，深海环境的吸水老化与机械磨损的耦合损伤是这类材料润滑失效的主要原因：在长期服役于深海环境中，不可避免地要经历海水向其内部的渗透与扩散过程，从而导致力学强度的衰减，进而降低摩擦磨损性能。因此，有必要开发一种新型深海润滑材料，一方面有效抑制高压海水向材料内部的渗透与扩散，从而控制由于吸水老化引起的力学强度损伤；另一方面通过向摩擦配副表面形成的连续、强韧转移膜以避免润滑材料在深海环境下的加速磨损。

发明内容

本发明的目的是针对现有润滑材料在深海环境下吸水老化并磨损失效的问题，提供一种具有优异的力学性能和较强的抵御海水渗透、扩散的能力的聚对苯二酸丁二酯基改性高分子润滑材料及其制备方法。

一、深海润滑材料的制备

本发明深海润滑材料，是以聚对苯二酸丁二酯树脂为基体，聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球为增强组分，经过熔融挤出共混、造粒和注塑成型制成。具体制备方法工艺如下：

（1）聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球的制备

将前驱体硅源滴加到盐酸溶液中，持续搅拌3~4h使前驱体在酸性条件下充分水解；随后使用氨水调整溶液pH至8.5~9.5，再持续搅拌3~4h，使之在碱性条件下充分水解缩合；经过滤、洗涤、真空干燥，即得聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球。

所述前驱体硅源为甲基三甲氧基硅烷，其浓度为0.15~0.25mol/L。所得聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球为均一的球形，平均粒径为3~4 μm。

（2）深海润滑材料的挤出共混及注塑成型

将聚对苯二酸丁二酯树脂置于恒温烘箱中，在100℃~120℃下烘干2~4h以除去水分；再与聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球混合，经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，然后经过造粒机造粒，烘干以除去水分，最后使用注塑机注塑成型。

所述聚对苯二酸丁二酯树脂密度为1.30~1.35 g/cm³，熔体流动速率为40 cm³/10min。

所述聚对苯二酸丁二酯树脂的质量分数为99~60%，聚甲氧基有机硅倍半氧烷微球的质量分数为1~40%。

所述双螺杆挤出机自进料口至出料口8段螺杆的加热温度依次为250℃、255℃、260℃、260℃、260℃、260℃、260℃和260℃，螺杆转速为100 rpm。

所述造粒造粒机在4000 rpm的切割速度下造粒。