[發明專利]一種高分子復合材料軸承及其制備方法

有效

• 申請號: 201610356261.6
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN106046663B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 劉佳;王杰;郇彥
• 申請（專利權）人: 長春安旨科技有限公司
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08L75/08;C08L27/18;C08L23/06;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/10;C08G18/69;D01F6/70;D01F1/10;C08K3/30;B29C70/34
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及一種高分子復合材料軸承及其制備方法，屬于復合材料技術領域。

背景技術

船用軸承對材料要求很高，要求具備很高的壓縮強度，較高的抗沖擊強度，耐磨性好，摩擦系數低，隨著材料工業的發展，高分子軸承由于具有環境友好、結構簡單、摩擦系數低、安全性能高等優點，成為新一代船用軸承材料，被廣泛應用于船舶、艦艇、海洋工程、水泵、水輪機等領域。

現有技術中，用于船舶舵軸承、艉軸承和艉滾筒等領域的高分子軸承的種類主要有尼龍、聚氨酯橡膠、超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮、聚醚砜以及酚醛樹脂等，其中能夠滿足比壓大于20MPa的高分子材料有尼龍、聚醚醚酮、聚醚砜以及酚醛樹脂。在這幾種材料中，尼龍是熱塑性樹脂，不能用于缺水干啟動，應用范圍窄；聚醚醚酮與聚醚砜材料成本高，加工條件苛刻；酚醛樹脂耐熱性好，且易加工，相對價格低，相比于其他幾種材料更適合用作高分子軸承，但是，酚醛樹脂的彈性較差，軸承在長期的運轉過程中會產生軸線傾斜的偏振，酚醛樹脂軸承不能根據傾斜產生相應的彈性變形，從而導致軸承磨損加劇。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中酚醛樹脂類高分子軸承在長期的運轉過程中由于自身彈性差及軸線傾斜的偏振，導致軸承磨損加劇的問題，提供一種高分子復合材料軸承及其制備方法。

本發明的一種高分子復合材料軸承的制備方法，步驟如下：

步驟一、將聚醚多元醇真空脫水，冷卻后，加入裝有二異氰酸酯的反應裝置中，惰性氣氛下，50-80℃反應1-3h后，加入耐磨助劑，繼續攪拌反應10-30min后，降溫至40-50℃的同時真空脫泡，得到聚氨酯預聚體；

所述的聚醚多元醇為聚四氫呋喃醚二醇、聚環氧丙烷醚二醇和端羥基聚丁二烯中的一種；

所述的耐磨助劑為聚四氟乙烯微粉、超高分子量聚乙烯微粉、石墨和二硫化鉬中的一種；

所述聚醚多元醇、二異氰酸酯和耐磨助劑的質量比為(100-200):(35-200):(30-60)；

步驟二、攪拌下，向步驟一得到的聚氨酯預聚體中加入含有擴鏈劑的溶劑，混合均勻后，真空脫泡，得到紡絲原液，濕法紡絲，得到聚氨酯纖維；

所述的擴鏈劑為1,4-丁二醇、二氯-二氨基二苯基甲烷和二甲硫基甲苯二胺中的一種；

步驟三、將步驟二得到的聚氨酯纖維牽引入熱固型酚醛樹脂溶液中，浸潤后，牽出，烘干溶劑，得到表面包裹酚醛樹脂的聚氨酯復合纖維；

步驟四、將步驟三得到的復合纖維纏繞在預熱至100-120℃軸承模芯上，將纏有復合纖維的軸承模芯整體放入模具中，合模加壓熱固化成型，脫模，冷卻，得到復合材料軸承；

所述加壓熱固化成型的溫度為150-180℃，壓力為5-15MPa，時間為10min以上。

優選的，步驟二中，所述的溶劑為甲苯、丙酮和二甲基甲酰胺中的一種。

優選的，步驟二中，所述的聚氨酯纖維的纖度為50-200tex。

優選的，步驟二中，所述擴鏈劑中活潑氫與聚氨酯預聚體中異氰酸根的摩爾比為1:0.9-1:1.1；紡絲原液中，聚氨酯預聚體的固含量為30-60％；

優選的，步驟三中，所述熱固型酚醛樹脂溶液的固含量為80-300％。

優選的，步驟三中，所述的牽引速率為1-10mm/s。

本發明還提供上述高分子復合材料軸承的制備方法制備的高分子復合材料軸承。

與現有技術相比，本發明的有益結果：

1、本發明的復合材料軸承的制備方法先采用聚氨酯纖維浸潤酚醛樹脂溶液得到復合材料纖維，然后采用纏繞成型制備復合材料軸承，該方法在保持酚醛樹脂的高承載能力的基礎上，引入高硬、高耐磨的聚氨酯纖維“骨架”，增加了軸承的柔彈性，在軸承的運轉過程中，當軸線傾斜，軸承與軸接觸面的壓力變大，本發明的復合材料軸承能夠通過“骨架”的彈性屈服自矯正，使軸承保持與軸線同步傾斜，避免了局部區域的負載荷，出現加劇磨損的情況，提高了軸承的抗沖擊性并起到減震的效果；

再者，聚氨酯纖維“骨架”具有優異的耐低溫性能，可以實現液氮或者干冰冷凍過盈安裝，復合材料軸承整體優良的彈性，能夠保障安裝過程的精度要求不需要特別苛刻，且過盈安裝后利用自身膨脹壓力能夠與外套金屬緊密固定，不需要額外的膠粘劑輔助，整個安裝過程快捷方便；

另外，可以通過調節“骨架”的纖度粗細、酚醛包裹層的厚度來調節復合材料軸承的硬度及柔彈性，以此適用于不同的承載比壓需求。