專利名稱：用于水潤滑聚氨酯復合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種用于軸承的水潤滑聚氨酯復合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯彈性體復合材料是一類應(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。用化學共聚的方法將有機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的端羥基聚二甲基硅氧烷做為軟段，可以跟異氰酸酯進行化學共聚，化學鍵和力強，同時提高了材料的熱穩(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鏈劑硫化制得聚氨酯，適用于聚氨酯彈性體的合成。國內(nèi)目前的用于水潤滑軸承的聚氨酯復合材料減摩抗磨性能較差，噪音大，使用壽命較短。國內(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。然而采用有機硅改性聚氨酯復合材料用于水潤滑軸承的制備方法尚未見報道，并且有機硅改性聚氨酯復合材料具有優(yōu)異的水潤滑性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目 的在于提供一種用于水潤滑軸承聚氨酯復合材料的制備方法。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行反應(yīng)，最后加入3，3' -二氯_4，4' - 二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(yīng)，澆入模具中固化，脫模后自然冷卻?！N用于水潤滑聚氨酯復合材料的制備方法，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，然后加入有機硅進行改性，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，機械攪拌反應(yīng)I 2小時后得到預(yù)聚體；B擴鏈固化成型階段:將預(yù)聚體，以及擴鏈劑二胺為3，3' -二氯-4，4' -二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(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)聚體時二異氰酸酯與聚合物二醇的摩爾比為2:1 5: 1，有機硅的添加小于聚乙二醇的IOmol%。本發(fā)明催化劑的用量相對于聚合物二醇為0.2-0.6% Wt0本發(fā)明的制備的有機硅改性聚氨酯復合材料熱穩(wěn)定性好，耐磨性提高，水潤滑性能突出，具有良好的自潤滑性能，提高了材料的耐磨能力，延長材料的使用壽命。本發(fā)明產(chǎn)品的主要性能指標如下:拉伸強度(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 (對偶為GCrl5不銹鋼環(huán)) 水潤滑摩擦系數(shù):< 0.01 (對偶為GCrl5不銹鋼環(huán)，潤滑介質(zhì)為超純水)大氣下體積磨損率:< 15.8 X 10 5mm3/N.m水潤滑體積磨損率..< 2.7X 10_5mm3/N.m利用有機硅改性提高了聚氨酯復合材料的熱穩(wěn)定性和耐磨性能，從而延長了使用壽命。該材料可用于水潤滑軸承等材料，避免油潤滑帶來的海洋環(huán)境污染。
具體實施例方式有機硅改性聚氨酯彈性體的制備方法如下:實施例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(0.05MPa)機械攪拌，待反應(yīng)I小時后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(yīng)，最后澆入模具中在100°C下固化12小時，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤滑聚氨酯復合材料。實施例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(0.1MPa)機械攪拌，待反應(yīng)
1.5小時后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(yīng)，最后澆入模具中在100°C下固化24小時，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤滑聚氨酯復合材料。實施例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(0.1MPa)機械攪拌，待反應(yīng)2小時后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(yīng)，最后澆入模具中在120°C下固化24小時，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤滑聚氨酯復合材料。
實施例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(0.1MPa)機械攪拌，待反應(yīng)2小時后合成預(yù)聚體，然后加入3，3' -二氯_4，4' - 二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(yīng)， 最后澆入模具中在120°C下固化24小時，脫模后自然冷卻，得到可用于軸承的水潤滑聚氨酯復合材料。
權(quán)利要求
1.一種用于水潤滑聚氨酯復合材料的制備方法，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，然后加入有機硅進行改性，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，機械攪拌反應(yīng).1 2小時后得到預(yù)聚體； B擴鏈固化成型階段:將預(yù)聚體，以及擴鏈劑二胺為3，3' -二氯_4，4' -二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(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)聚體時二異氰酸酯與聚合物二醇的摩爾比為2:1 5: 1，有機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滑聚氨酯復合材料的制備方法。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行反應(yīng)，最后加入3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷進行擴鏈反應(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，水潤滑性能突出，具有良好的自潤滑性能，提高了材料的耐磨能力，延長材料的使用壽命。
文檔編號C08G18/32GK103172823SQ201110442090
公開日2013年6月26日 申請日期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 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所