本發(fā)明涉及一種復(fù)合自潤滑微膠囊填料、制備方法及應(yīng)用，屬于潤滑材料。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，機械設(shè)備材料在使用過程中由于接觸運動引起的摩擦和磨損導(dǎo)致的失效仍然是一大問題，因此摩擦潤滑領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軡櫥牧系男枨笕找嬖黾?，以不斷降低設(shè)備材料的摩擦磨損系數(shù)，提高設(shè)備使用壽命。傳統(tǒng)的外潤滑方法是直接將潤滑劑添加到兩個摩擦表面的界面上，這種方法在一定條件下存在局限性，且在特定工況下的潤滑效果不佳，容易引起設(shè)備故障和損壞。

2、在極端惡劣的條件下，例如高溫，潮濕、真空以及重載，高速，強氧化和腐蝕環(huán)境，液體潤滑劑不再適用，此時可以使用環(huán)氧樹脂聚合物涂層保護相對運動的接觸表面。然而相比液體潤滑，單純的環(huán)氧樹脂聚合物固體潤滑涂層耐磨性差、摩擦系數(shù)高，減磨降摩性能有限?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過在聚合物基體中填充含液體潤滑劑微膠囊的方法，實現(xiàn)了液體潤滑劑與聚合物固體潤滑基體相結(jié)合，這種復(fù)合潤滑劑中的微膠囊會在摩擦剪切作用發(fā)生碎裂，液體潤滑劑會從破裂的微膠囊中泄露出來，形成固液協(xié)同潤滑，從而提高基材的降摩性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種含基礎(chǔ)油和熱致液晶的復(fù)合自潤滑微膠囊填料及其制備方法與應(yīng)用。

2、上述復(fù)合自潤滑微膠囊填料中含有一定質(zhì)量比例的填充潤滑油pao6的微膠囊、填充液晶5cb的微膠囊和石墨烯。在摩擦作用下，液晶5cb和潤滑油pao6從磨損的微膠囊中溢出。石墨烯的六邊形結(jié)構(gòu)可以基于強π鍵的堆疊相互作用，誘導(dǎo)含有氰基聯(lián)苯基團和烷基尾部的液晶5cb在石墨烯表面進(jìn)行高度有序堆積。此外，石墨烯六邊形晶格的對邊距（2.42??）和液晶5cb的烷基尾部c-c鍵的鍵長（1.52??）在尺寸上非常匹配，同樣促進(jìn)了液晶5cb排列的有序度。上述液晶5cb在石墨烯表面的有序堆積能夠減少石墨烯的褶皺，抑制石墨烯的團聚，從而使石墨烯的潤滑性能夠充分發(fā)揮；另一方面，石墨烯也能夠均衡填料對所填充聚合物潤滑基材力學(xué)性能的改變，最大限度保持甚至增強聚合物潤滑基材的機械性能。綜上，液晶5cb微膠囊、潤滑油pao6微膠囊和石墨烯組成的復(fù)合自潤滑填料可以產(chǎn)生良好的協(xié)同效用，該填料應(yīng)用于聚合物潤滑基材可以得到性能優(yōu)異的復(fù)合潤滑劑。

3、具體技術(shù)方案如下：

4、本發(fā)明提供了一種復(fù)合自潤滑微膠囊填料，包括微膠囊和二維材料；所述微膠囊為多種包裹單一芯材的微膠囊，或者包裹復(fù)合芯材的微膠囊；所述多種包裹單一芯材的微膠囊包括包裹單一潤滑劑的微膠囊和包裹單一液晶的微膠囊；所述包裹復(fù)合芯材的微膠囊為包裹潤滑劑和液晶復(fù)合芯材的微膠囊；

5、所述液晶用于與所述二維材料能產(chǎn)生尺寸協(xié)同效應(yīng)，使所述液晶能在二維材料平面上進(jìn)行有序排列。

6、可選地，所述潤滑劑包括聚α烯烴、硅油等礦物油，或者亞麻油、桐油等生物油；

7、所述液晶為熱致液晶，選自液晶5cb、液晶6cb和液晶7cb中的一種或幾種；

8、所述微膠囊殼材為脲醛樹脂；

9、所述二維材料為石墨烯及其衍生物。

10、可選地，所述復(fù)合自潤滑微膠囊填料中，包裹單一潤滑劑的微膠囊、包裹單一液晶的微膠囊和石墨烯的質(zhì)量比為（50~150）：（1~5）：（2~8）。

11、優(yōu)選地，所述復(fù)合自潤滑微膠囊填料中，包裹單一潤滑劑的微膠囊、包裹單一液晶的微膠囊及石墨烯的質(zhì)量比為（75~125）：（1~3）：（3~5）。

12、本發(fā)明還提供了一種制備復(fù)合自潤滑微膠囊填料的方法，該方法包括如下步驟：

13、步驟1，制備微膠囊：將制備微膠囊殼材的單體原料配成溶液，加入乳化劑進(jìn)行乳化后再加入單一微膠囊芯材，原位聚合得到包裹單一芯材的微膠囊；

14、步驟2，將經(jīng)步驟1制備得到的不同包裹單一芯材的微膠囊混合后，再與石墨烯混合，得到復(fù)合自潤滑微膠囊填料。

15、可選地，步驟1的具體步驟為：

16、步驟101，將脲、間苯二酚、氯化銨和水配成溶液，加入聚乙烯醇進(jìn)行乳化，調(diào)節(jié)ph至酸性；

17、步驟102，將單一芯材加至步驟1-1得到的反應(yīng)液中，加熱至70℃；

18、步驟103，向步驟1-2得到的反應(yīng)液中加入甲醛，保持70℃反應(yīng)得到微膠囊；

19、所述單一芯材為潤滑劑或液晶；

20、所述潤滑劑為聚α烯烴、硅油、亞麻油或桐油；

21、所述液晶選自熱致液晶，包括液晶5cb、液晶6cb和液晶7cb等；

22、優(yōu)選地，步驟102的具體步驟為：

23、步驟102，將將單一芯材與鄰苯二甲酸二丁酯混合后，加至步驟101得到的反應(yīng)液中，加熱至70℃。

24、本發(fā)明還提供了一種復(fù)合自潤滑微膠囊填料的應(yīng)用，所述應(yīng)用具體為：

25、將復(fù)合自潤滑微膠囊填料添加至聚合物潤滑基材中得到復(fù)合潤滑劑，所述復(fù)合自潤滑微膠囊填料中，包裹單一潤滑劑的微膠囊、包裹單一液晶的微膠囊和石墨烯占復(fù)合潤滑劑的質(zhì)量比分別為5%~20%、0.1%~0.5%和0.2%~0.8%。

26、優(yōu)選地，所述復(fù)合自潤滑微膠囊填料中，包裹單一潤滑劑的微膠囊、包裹單一液晶的微膠囊和石墨烯占復(fù)合潤滑劑的質(zhì)量比分別為7.5%~12.5%、0.1%~0.3%和0.3%~0.5%

27、可選地，所述聚合物潤滑基材為環(huán)氧樹脂。

28、本發(fā)明提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下有益效果：

29、本發(fā)明利用微膠囊技術(shù)包覆液體潤滑劑，并與石墨烯一同添加到聚合物基體（環(huán)氧樹脂）中得到復(fù)合潤滑劑材料。該復(fù)合潤滑劑材料受到外部力作用時，微膠囊內(nèi)的液體潤滑劑pao6及液晶5cb會被釋放出來，形成起到液體潤滑作用的潤滑層，從而減少摩擦并阻止直接表面接觸。此外，微膠囊的存在還可以在磨損過程中不斷釋放新的潤滑劑，使材料持續(xù)保持自潤滑性能，微膠囊破裂留下的空腔可以收集磨屑減小磨粒磨損。而石墨烯的加入不僅可以進(jìn)一步改善摩擦學(xué)性能，還可以均衡微膠囊對環(huán)氧樹脂材料力學(xué)性能的改變，通過微膠囊與石墨烯的協(xié)同作用，在改善環(huán)氧樹脂材料潤滑性能的同時，能最大限度的保持甚至增強其機械性能。

30、在多種單一芯材微膠囊和石墨烯的最優(yōu)添加配比下，復(fù)合潤滑劑材料的磨損率比純環(huán)氧樹脂降低了96.10%，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合自潤滑微膠囊填料，其特征在于，包括微膠囊和二維材料；所述微膠囊為多種包裹單一芯材的微膠囊，或者包裹復(fù)合芯材的微膠囊；所述多種包裹單一芯材的微膠囊包括包裹單一潤滑劑的微膠囊和包裹單一液晶的微膠囊；所述包裹復(fù)合芯材的微膠囊為包裹潤滑劑和液晶復(fù)合芯材的微膠囊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合自潤滑微膠囊填料，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合自潤滑微膠囊填料，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合自潤滑微膠囊填料，其特征在于，

5.一種制備權(quán)利要求3或4所述復(fù)合自潤滑微膠囊填料的方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟1的具體步驟為：

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟102的具體步驟為：

8.一種權(quán)利要求3或4所述的復(fù)合自潤滑微膠囊填料的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述復(fù)合自潤滑劑填料中，包裹單一潤滑劑的微膠囊、包裹單一液晶的微膠囊和石墨烯占復(fù)合潤滑劑的質(zhì)量比分別為7.5%~12.5%、0.1%~0.3%和0.3%~0.5%。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述聚合物潤滑基材為環(huán)氧樹脂。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種復(fù)合自潤滑微膠囊填料及其制備方法與應(yīng)用，屬于潤滑材料技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合自潤滑微膠囊填料中包括：微膠囊和以石墨烯（Gr）為代表的二維材料，所述微膠囊包括多種包裹單一芯材的微膠囊或包裹復(fù)合芯材的微膠囊；所述微膠囊采用原位聚合法制備，微膠囊的芯材包括潤滑劑和液晶。所述液晶與所述二維材料能產(chǎn)生尺寸協(xié)同效應(yīng)，使所述液晶能在二維材料平面上進(jìn)行有序排列。包裹單一潤滑劑和單一液晶的微膠囊與石墨烯以（50~150）：（1~5）：（2~8）的比例進(jìn)行混合得到復(fù)合自潤滑微膠囊填料。該復(fù)合自潤滑微膠囊填料可以產(chǎn)生良好的協(xié)同效用，應(yīng)用于聚合物潤滑基材可以得到性能優(yōu)異的復(fù)合潤滑劑。

技術(shù)研發(fā)人員：喬小溪,劉文文,張曉昊
受保護的技術(shù)使用者：北京科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12