本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，具體公開了一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代汽車和高端裝備技術(shù)的迅猛發(fā)展，眾多運(yùn)動機(jī)構(gòu)的服役工況愈發(fā)苛刻，摩擦副頻繁運(yùn)轉(zhuǎn)于混合和邊界潤滑區(qū)間，固-固接觸承擔(dān)相當(dāng)甚至絕大部分載荷，加劇了傳統(tǒng)摩擦副的磨損，甚至導(dǎo)致咬合現(xiàn)象的發(fā)生，對運(yùn)動機(jī)構(gòu)的服役壽命和可靠性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展長壽命、高可靠性摩擦副材料，解決運(yùn)動機(jī)構(gòu)的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)難題，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

2、聚合物材料因其自潤滑、化學(xué)穩(wěn)定性高和性能可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，在高端裝備領(lǐng)域運(yùn)動機(jī)構(gòu)的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)方面具有巨大的應(yīng)用潛力。環(huán)氧樹脂是典型的熱固性聚合物工程材料，具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的加工性能，作為自潤滑基體材料被廣泛應(yīng)用于摩擦學(xué)領(lǐng)域。但純環(huán)氧樹脂力學(xué)強(qiáng)度較差，易發(fā)生粘著，磨損嚴(yán)重，需通過添加功能性填料來提高綜合性能。摩擦學(xué)理論與實(shí)踐表明，在環(huán)氧樹脂中添加納米材料，通過在聚合物-金屬摩擦界面原位生成具有潤滑特性的高性能轉(zhuǎn)移膜，可有效彌補(bǔ)液膜承載能力的不足，顯著改善運(yùn)動機(jī)構(gòu)的邊界潤滑效果。

3、納米材料雖能在一定程度上改善聚合物的摩擦學(xué)性能，但因其小尺度效應(yīng)，在范德華力作用下容易發(fā)生團(tuán)聚，制備過程中很難在環(huán)氧樹脂中分散均勻并保持長期穩(wěn)定性，限制了納米材料在聚合物領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，同時，傳統(tǒng)的單組分環(huán)氧樹脂固化后的承載能力較差，容易磨損，也限制了上述聚合材料的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明公開了一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

3、一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)，由以下質(zhì)量份的原料制成：

4、

5、

6、進(jìn)一步的，上述一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，所述納米填料選自納米氧化鋁、納米二氧化硅或納米氧化鈦。

7、進(jìn)一步的，上述一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，所述表面活性劑選自二辛基琥珀酸磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。

8、進(jìn)一步的，上述一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，所述固化劑為脂肪族胺類固化劑。

9、進(jìn)一步的，上述一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，所述固化劑選自乙烯基三胺或氨乙基哌嗪。

10、進(jìn)一步的，本發(fā)明公開了上述一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

11、1)將表面活性劑分散在去離子水中，充分?jǐn)嚢?，得到表面活性劑溶液?/p>

12、2)將納米填料分散在表面活性劑溶液中，攪拌的同時進(jìn)行微波處理，得到納米分散液；

13、3)將環(huán)氧丙烯酸樹脂和二甲酸二縮水甘油酯環(huán)氧樹脂依次加入納米分散液中，攪拌的同時進(jìn)行微波處理，得到環(huán)氧樹脂分散液；

14、4)將固化劑加入環(huán)氧樹脂分散液中，攪拌的同時進(jìn)行超聲處理，得到溶液a，將溶液a的水分蒸發(fā)至10wt％以下，再加入模具中，先于30-50℃低溫固化1.5h，再于100-130℃固化2h，得到環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料。

15、進(jìn)一步的，所述步驟2)中，攪拌轉(zhuǎn)速1500rpm，微波處理的頻率為2450mhz，微波功率15w，溶液溫度控制在45-55℃，處理的溶液體積為10l。

16、進(jìn)一步的，所述步驟3)中，攪拌轉(zhuǎn)速2000rpm，微波處理的頻率為2450mhz，微波功率20w，溶液溫度控制在55-65℃，處理的溶液體積為10l。

17、本發(fā)明還公開了上述環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料在制備發(fā)動機(jī)滑動摩擦部件中的應(yīng)用。

18、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

19、本發(fā)明公開了一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料及其制備方法，將環(huán)氧丙烯酸樹脂100份和二甲酸二縮水甘油酯環(huán)氧樹脂30-60份配合使用，通過添加納米填料，這些納米粒子能夠均勻分散在樹脂基質(zhì)中，形成有效的增強(qiáng)相。納米填料的加入不僅提高了材料的硬度和剛度，還顯著增強(qiáng)了其承載能力，使得該復(fù)合材料能夠承受更高的壓力和負(fù)荷而不易損壞。同時，納米粒子的存在還能有效減少摩擦副之間的直接接觸面積，降低磨損率，延長使用壽命；本發(fā)明所述復(fù)合材料在油潤滑條件下作為發(fā)動機(jī)等運(yùn)動機(jī)構(gòu)的滑動摩擦部件可以代替金屬-金屬摩擦副，與傳統(tǒng)的金屬-金屬摩擦副相比，該環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料具有更低的能耗和更少的污染排放；它可以在較低的摩擦阻力下運(yùn)行，從而減少能源消耗；同時，由于其優(yōu)異的耐磨性和自潤滑性能，減少了潤滑油的使用量和更換頻率，降低了對環(huán)境的污染和對資源的消耗，具有潛在的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，其特征在于：按質(zhì)量份數(shù)，由以下質(zhì)量份的原料制成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，其特征在于，所述納米填料選自納米氧化鋁、納米二氧化硅或納米氧化鈦。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，其特征在于，所述表面活性劑選自二辛基琥珀酸磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，其特征在于，所述固化劑為脂肪族胺類固化劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料，其特征在于，所述固化劑選自乙烯基三胺或氨乙基哌嗪。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，攪拌轉(zhuǎn)速1500rpm，微波處理的頻率為2450mhz，微波功率15w，溶液溫度控制在45-55℃，處理的溶液體積為10l。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，攪拌轉(zhuǎn)速2000rpm，微波處理的頻率為2450mhz，微波功率20w，溶液溫度控制在55-65℃，處理的溶液體積為10l。

9.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料在制備發(fā)動機(jī)滑動摩擦部件中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，具體公開了一種環(huán)氧樹脂基自潤滑納米復(fù)合材料及其制備方法，其按質(zhì)量份數(shù)，由以下質(zhì)量份的原料制成：環(huán)氧丙烯酸樹脂100份、二甲酸二縮水甘油酯環(huán)氧樹脂30?60份、納米填料5?10份、表面活性劑20?40份、固化劑10?20份、去離子水50?100份；本發(fā)明復(fù)合材料將環(huán)氧丙烯酸樹脂100份和二甲酸二縮水甘油酯環(huán)氧樹脂30?60份配合使用，通過添加納米填料，顯著增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基材料的承載能力和潤滑特性，在油潤滑條件下作為發(fā)動機(jī)等運(yùn)動機(jī)構(gòu)的滑動摩擦部件可以代替金屬?金屬摩擦副，具有潛在的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：郭月霞,于本田,賈寶平,王偉奇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21