[發(fā)明專利]船舶艉軸承用低噪聲納米/高分子復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110271115.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN102382339A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何琳;帥長(zhǎng)庚;楊雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L9/02
• 分類號(hào): C08L9/02;C08L23/06;C08L27/18;C08K13/06;C08K3/04;C08K3/30;C08K7/06;C08K7/00;C08K5/14;C08K5/101
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 朱盛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造船舶艉軸承用低噪聲納米/高分子復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

船舶艉軸承的潤(rùn)滑主要采用水潤(rùn)滑，而水潤(rùn)滑艉軸承的關(guān)鍵技術(shù)是軸承材料的選取。水潤(rùn)滑軸承常采用的材料有：各種金屬合金、陶瓷、工程塑料以及橡膠。其中金屬合金及陶瓷不符合減振降噪要求；很多工程塑料都具有較好的自潤(rùn)滑性能，如聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亞胺(PI)，但其減振降噪性能還不夠理想，單獨(dú)使用不能滿足低噪聲的要求；橡膠具有優(yōu)異的減振降噪性能，常被作為水潤(rùn)滑軸承使用，在完全水潤(rùn)滑條件下，其具有極低的摩擦系數(shù)，然而在干摩擦或邊界水潤(rùn)滑時(shí)(這種狀態(tài)在低速航行工況時(shí)經(jīng)常出現(xiàn))其摩擦系數(shù)及磨耗量均快速增大，當(dāng)在此工作狀態(tài)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，往往會(huì)因摩擦生熱而引起燒焦現(xiàn)象，導(dǎo)致材料被破壞，從而使船舶艉部出現(xiàn)異常噪聲問題和降低船舶軸系安全性。

因此，研制一種低噪聲、低摩擦系數(shù)、低磨損、長(zhǎng)壽命的船舶艉軸承用納米/高分子復(fù)合材料尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種低噪聲、低摩擦系數(shù)、低磨損、長(zhǎng)壽命、能在邊界潤(rùn)滑和于摩擦條件下安全運(yùn)行，適應(yīng)船舶使用要求的船舶艉軸承用低噪聲納米/高分子復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，船舶艉軸承用低噪聲納米/高分子復(fù)合材料，由基體和自潤(rùn)滑組分均勻混合的復(fù)合料經(jīng)復(fù)合硫化劑硫化模壓而成，自潤(rùn)滑組分/基體的重量比為5～15％；

所述基體為重量百分比為80～90％丁腈橡膠、5～10％超高分子最聚乙烯和5～10％聚四氟乙烯的混合物；

所述自潤(rùn)滑組分為的重量百分比為35～45％納米石墨、35～40％納米二硫化鉬、5～10％短切聚四氟乙烯纖維、5～10％碳纖維及4～10％碳納米管的混合物；

所述復(fù)合硫化劑是過氧化二異丙苯和異丁烯酸甲酯，復(fù)合硫化劑與基體的重量比為3.5～8％，過氧化二異丙苯與異丁烯酸酯的重量比為1/1。

船舶艉軸承用低噪聲納米/高分子復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將自潤(rùn)滑組分進(jìn)行表面改性處理，

納米石墨、納米二硫化鉬表面改性處理：將自潤(rùn)滑組分重量百分比為35～45％的納米石墨、35～40％納米二硫化鉬置于密封的干粉攪拌器中，以100rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高速攪拌，高速攪拌過程中噴灑濃度為10％的鋯鋁酸鹽與鈦酸酯復(fù)配溶液，鋯鋁酸鹽與鈦酸酯重量比為1/1，待混合30分鐘后，取出，在烘箱中100℃下烘2小時(shí)后備用；

聚四氟乙烯纖維表面改性處理：將自潤(rùn)滑組分重量百分比為5～10％聚四氟乙烯纖維束通過機(jī)械牽引，依次過濃硫酸、蒸餾水、丙酮溶液徹底清洗表面油酯，然后將清洗好的纖維束在短切機(jī)上短切為20-30納米的聚四氟乙烯纖維，再置于γ放射源下輻照處理30分鐘，使表面產(chǎn)生羥基等活性基團(tuán)，接著在于粉混合器中向短切纖維表面噴灑濃度為25％的馬來酸酐溶液，對(duì)其表面進(jìn)行接枝反應(yīng)2小時(shí)，接枝完畢后烘干備用；

納米碳纖維和碳納米管表面改性處理：將自潤(rùn)滑組分重量百分比為5～10％的納米碳纖維、4～10％的碳納米管置于密封的干粉攪拌器中，以100rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高速攪拌，并在高速攪拌過程中噴灑濃度為3％的硅烷偶聯(lián)劑KH-570溶液，待混合30分鐘后，取出，在烘箱中100℃下烘2小時(shí)后備用：

(2)在密煉機(jī)中加入基體重量百分比為80～90％、5～10％和5～10％的丁腈橡膠、超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯，步驟(1)所備用的改性納米石墨、納米二硫化鉬、聚四氟乙烯纖維納米碳纖維和碳納米管在溫度110℃、輥距3～4mm下混煉15分鐘，

(3)在開煉機(jī)上加入過氧化二異丙苯和異丁烯酸甲酯復(fù)合硫化劑，混合10分鐘后，按照要求出4mm厚的膠片，

過氧化二異丙苯和異丁烯酸酯復(fù)合硫化劑與基體的重量比為3.5～8％，過氧化二異丙苯與異丁烯酸酯的重量比為1/1，

(4)將膠片放入模具中，在160±5℃，壓力12±1MPa下硫化成型25分鐘即可制得船舶艉軸承用低噪聲納米/高分子復(fù)合材料。

采用本發(fā)明制備的納米/高分子復(fù)合材料是一種低噪聲、低摩擦系數(shù)、低磨損、長(zhǎng)壽命的船舶艉軸承用納米/高分子復(fù)合材料，可有效降低船舶艉部噪聲，提高軸系安全性。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的船舶艉軸承用低噪聲納米/高分子復(fù)合材料由基體和自潤(rùn)滑組分均勻混合組成，自潤(rùn)滑組分/基體的重量比為5/100～15/100。