本發明涉及耐磨材料技術領域,具體涉及一種耐磨纖維的制備方法和耐磨纖維。
背景技術:
耐磨材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學以及生物功能的新型材料,是信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料,同時也對改造某些傳統產業具有十分重要的作用。
中國專利cn103450492a公開了一種二硫化鉬改性的碳布摩擦材料及其制備方法,首先將改性酚醛樹脂溶于乙醇中制成改性酚醛樹脂乙醇溶液,隨后再加入納米二硫化鉬與填料,制備得到懸浮浸漬液,接著在真空浸漬儀器中使用懸浮浸漬液浸漬碳布10~15min,保證樹脂浸漬量達到15%-25%后取出,待溶劑揮發后熱壓固化得到二硫化鉬改性碳布摩擦材料。該方法制得的二硫化鉬改性的碳布摩擦材料具有高動摩擦系數、低磨損率并且對對偶材料磨損小的特點。
中國專利cn203175697u公開了一種印刷二硫化鉬布紋涂層的活塞,包括活塞頂部和活塞裙部,其中活塞裙部表面有二硫化鉬涂層,二硫化鉬涂層厚度為3~15μm、紋理為布紋、摩擦系數為0.03~0.05。二硫化鉬涂層上設置有檢測區域,檢測區域的尺寸為(4~5)×(8~10)mm。將摩擦系數低、附著性好的二硫化鉬印刷在活塞裙部,大大提高了活塞的潤滑性、抗腐蝕性、減磨性,可以延長活塞使用壽命。二硫化鉬采用了布紋形狀,減小了二硫化鉬涂層的厚度,減少了二硫化鉬用量,同時提高了氣缸的儲油性能,降低了生產成本。
現有以硫化鉬為主要材料的耐磨材料耐磨時間短,容易失去效果。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種耐磨纖維的制備方法和耐磨纖維,本發明提供的耐磨材料耐磨時間長,而且磨痕隨時間增加沒有太大增加。
為實現上述目的,本發明提供一種耐磨纖維的制備方法,該制備方法包括:將鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、硅源和水混合后在150-250℃下進行水熱處理6-24小時,所得產物洗滌和過濾,得到纖維前驅體;將所得纖維前驅體在惰性氣氛下進行高于1000℃的高溫處理5-24小時,得到耐磨纖維。
可選的,所述鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、以sio2計的硅源和水的重量比為(0.01-0.3):(0.01-0.1):1:(1-10):(100-1000)。
可選的,所述鉬酸鹽、硫代硫酸鹽和微晶纖維素的重量比為(0.1-0.2):(0.03-0.08):1。
可選的,所述鉬酸鹽為鉬酸鈉,硫代硫酸鹽為硫代硫酸鈉,所述硅源為白炭黑。
可選的,所述水熱處理的時間為10-16小時,溫度為180-220℃。
可選的,所述惰性氣氛為氮氣或氬氣。
可選的,所述高溫處理的溫度為1200-1400℃。
本發明還提供一種所提供的制備方法所制備的耐磨纖維。
本發明具有如下優點:
本發明將鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、硅源進行水熱老化后進行高溫焙燒,得到表面有硫化鉬的耐磨纖維,該耐磨纖維耐磨時間長,而且磨痕隨時間增加沒有太大增加。
具體實施方式
以下具體實施方式用于說明本發明,但不用來限制本發明的范圍。
本發明提供一種耐磨纖維的制備方法,該制備方法包括:將鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、硅源和水混合后在150-250℃下進行水熱處理6-24小時,所得產物洗滌和過濾,得到纖維前驅體;將所得纖維前驅體在惰性氣氛下進行高于1000℃的高溫處理5-24小時,得到耐磨纖維。
碳化硅硬度較高,力學性能較好,不易破碎,本發明發明人意外地發現,在碳化硅的表面負載上硫化鉬以制備耐磨材料,一來可以利用硫化鉬的微觀耐磨性,減少耐磨材料的磨損,二來利用碳化硅比硫化鉬更好的整體力學性能,能夠提高耐磨纖維的壽命,降低磨痕隨時間的增加而增加的大小。
本發明中,水熱處理一來用于將微晶纖維素形成碳化硅前驅體,二來將硫化鉬前驅體與碳化硅前驅體牢固結合,以形成表面為硫化鉬前驅體內部為碳化硅前驅體的共晶,并以此焙燒形成內部為碳化硅,外部為硫化鉬的耐磨纖維,所述鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、以sio2計的硅源和水的重量比可以為(0.01-0.3):(0.01-0.1):1:(1-10):(100-1000),優選為(0.1-0.2):(0.03-0.08):1。
鉬酸鹽、硫代硫酸鹽和硅源是本領域技術人員所熟知的,例如,所述鉬酸鹽為鉬酸鈉,硫代硫酸鹽為硫代硫酸鈉,所述硅源為白炭黑,所述白炭黑的粒徑優選小于10納米。
水熱處理是指在密封的壓力容器中,以水為溶劑,在高溫高壓的條件下進行的化學反應。例如,所述水熱處理的時間優選為10-16小時,溫度優選為180-220℃。
高溫處理在于將硫化鉬前驅體和碳化硅前驅體焙燒為硫化鉬和碳化硅的共晶,所述惰性氣氛可以為氮氣或氬氣,所述高溫處理的溫度優選為1200-1400℃。
本發明還提供一種本發明所提供的制備方法所制備的耐磨纖維。
下面通過實施例來進一步說明本發明,但是并不因此而限制本發明。
本發明摩擦實驗在umt-2型摩擦磨損試驗機上進行,基礎油為hvi750,實驗載荷為40n,轉速為400r/min,測試時間為30min。
本發明實施例設置兩臺umt-2型摩擦磨損試驗機進行測試,一臺進行耐磨纖維與基礎油(耐磨纖維添加量3重量%)的耐磨纖維的老化,另一臺將老化后的耐磨纖維與基礎油進行摩擦實驗。
實施例1
將硫酸鈉、硫代硫酸鈉、微晶纖維素、平均粒徑為40納米的白炭黑(固含量為69.45重量%)和水混合后在150℃下進水熱老化6小時,得到纖維前驅體;將纖維前驅體在氬氣氣氛下在1100℃下進行高溫處理5小時,得到耐磨纖維并進行摩擦測試,具體結果見表1。其中,所述鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、以sio2計的硅源和水的重量比為0.01:0.01:1:1:100。
實施例2
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:所述鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、以sio2計的硅源和水的重量比為0.3:0.1:1:10:1000。
實施例3
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:所述鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、以sio2計的硅源和水的重量比為0.15:0.06:1:5:500。
實施例4
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:水熱處理的時間為24小時,溫度為250℃。
實施例5
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:水熱處理的時間為15小時,溫度為200℃。
實施例6
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:水熱處理的時間為高溫處理的時間為24小時。
實施例7
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:水熱處理的時間為高溫處理的溫度為1400℃。
對比例1
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:不加入鉬酸鹽和硫代硫酸鹽。
對比例2
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于:不加入微晶纖維素和硅源。
對比例3
與實施例1的方法基本相同,不同之處在于將鉬酸鹽、硫代硫酸鹽、微晶纖維素、硅源和水混合后干燥,直接進行高溫處理。
空白例
不加入任何耐磨采集進行摩擦實驗。
表1
雖然,上文中已經用一般性說明及具體實施方式對本發明作了詳盡的描述,但在本發明基礎上,可以對之作一些修改或改進,這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此,在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進,均屬于本發明要求保護的范圍。