CN101407633A - 一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其特征在于：聚合物层原料配比如下：聚酰亚胺70－95％，二硫化钼1－5％，碳纤维4－25％。首先对碳纤维进行空气氧化处理，氧化温度为450℃－500℃，氧化时间为1－3分钟。聚合物层厚度为0.01－0.03毫米，轧制聚合物层的压力为12MPa。本发明采用聚酰亚胺复合材料制得的轴承具有优异的摩擦学性能，大大提高了其在高温状况下应用中的可靠性。可用于机械、食品、航空航天等高温条件下无油润滑的场合。

Description

一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法
技术领域
本发明涉及一种采用经过空气氧化改性处理的碳纤维填充改性聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法。
背景技术
复合材料滑动轴承是一种新型无油润滑滑动轴承，在国内一些工业部门应用十分广泛，这种轴承材料是以钢板为基材，在基材上烧结一层青铜粉作为中间层，在其上轧制一层高分子塑料或高分子复合材料作为表面层，能够自润滑。它充分发挥了金属的刚性和塑料的自润滑性优异的特点，从而弥补了塑料尺寸不稳定和金属干摩擦性差的缺点，使之具有耐疲劳、承载能力高、耐磨性好、寿命长等特点。
聚酰亚胺具有突出的热稳定性、良好的抗冲击、抗辐射和耐溶剂性能，在高温、高低压和高速等极端环境下具有优异的摩擦磨损性能，是一类很有潜力应用于摩擦学领域的基体材料。但是，纯PI因较低的抗拉、抗压强度，不适宜单独作为摩擦材料使用，需要加入增强纤维后可得到力学性能和摩擦学性能优异的PI复合材料。碳纤维具有耐高温、高强度、高弹性模量、抗蠕变等特点，是制备高性能树脂基复合材料最常用的增强纤维，广泛应用于汽车、建材、包装、运输、化工、造船、家具、航空、航天等领域。但是，研究发现，碳纤维在未经表面处理前，其活性比表面积小、表面能低，在被用作复合材料的增强体时，往往因其与树脂界面的粘合性差而影响其性能的发挥。
发明内容
本发明公开一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其目的在于克服现有技术中聚酰亚胺抗拉、抗压强度低，不适宜单独作为摩擦材料使用，需要加入增强纤维，碳纤维在未经表面处理前，其活性比表面积小、表面能低，粘合性差等缺点，本发明采用聚酰亚胺复合材料制得的轴承具有优异的摩擦学性能，大大提高了其在高温状况下应用中的可靠性。
为制得具有优异摩擦磨损性能的滑动轴承，本发明的技术方案中，采用钢板、青铜粉、聚酰亚胺等原料，采用轧制等方法制成滑动轴承。首先对碳纤维进行表面空气氧化改性预处理，然后在钢板表面烧结一层青铜粉作为中间层，在中间层上轧制一层包含经表面空气氧化改性处理碳纤维的聚合物层，再经过氮气保护条件下的烧结、机械加工修饰和卷制焊接，制成复合材料滑动轴承。经过上述工艺制得的复合材料滑动轴承具有优良的力学性能和摩擦学性能。
一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其特征在于：聚合物层原料配比如下：聚酰亚胺70-95％，二硫化钼1-5％，碳纤维4-25％。
所述的碳纤维首先对碳纤维进行空气氧化处理，氧化温度为450℃-500℃，氧化时间为1-3分钟。
所述的聚合物层厚度为0.01-0.03毫米，轧制聚合物层的压力为12MPa。
所述的聚酰亚胺为热塑性聚酰亚胺。
所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。
本发明的优点和积极效果是：采用聚酰亚胺复合材料制得的轴承具有优异的摩擦学性能，大大提高了其在高温状况下应用中的可靠性。可用于机械、食品、航空航天等高温条件下无油润滑的场合。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例1：
复合材料滑动轴承聚合物层的组分重量百分比为：聚酰亚胺：70％，碳纤维：25％，二硫化钼：5％。
复合材料轴承制造过程如下：
首先，对碳纤维进行预处理，在450℃氧化炉中烧蚀1分钟，在钢板上铺一层厚度为0.3毫米的青铜粉，在800℃条件下把铜粉和钢板基材烧结在一起，使钢板表面烧结一层青铜粉作为中间层，时间为2小时；在烧结的青铜粉层上轧制一层厚度为0.01毫米的聚合物层，压力为12MPa，然后在氮气保护、340℃条件下进行烧结，再经机械加工修饰，最后经过卷制、焊接成复合材料自润滑滑动轴承。
对制备得到的滑动轴承进行高温摩擦学试验，在加载15N，滑动频率为8hz条件下测得摩擦系数为0.16。
实施例2：
复合材料滑动轴承聚合物层的组分重量百分比为：聚酰亚胺：94％，碳纤维：5％，二硫化钼：1％。
复合材料轴承制造过程如下：首先，对碳纤维进行预处理，在500℃氧化炉中烧蚀1分钟，在钢板上铺一层厚度为0.25毫米的青铜粉，在800℃条件下把铜粉和钢板基材烧结在一起，使钢板表面烧结一层青铜粉作为中间层，时间为2小时；在烧结的青铜粉层上轧制一层厚度为0.03毫米的聚合物层，压力为12MPa，然后在氮气保护、340℃条件下进行烧结，再经机械加工修饰，最后经过卷制、焊接成复合材料自润滑滑动轴承。
在高温摩擦磨损试验机上考察制得的复合材料轴承的摩擦学性能，滑动速度为1m/s，滑动时间为2小时的磨损量为0.7g。
实施例3：
复合材料滑动轴承聚合物层的组分重量百分比为：聚酰亚胺：75％，碳纤维：20％，二硫化钼：5％。
复合材料轴承制造过程如下：
首先，对碳纤维进行预处理，在450℃氧化炉中烧蚀3分钟，在钢板上铺一层厚度为0.25毫米的青铜粉，在800℃条件下把铜粉和钢板基材烧结在一起，使钢板表面烧结一层青铜粉作为中间层，时间为2小时；在烧结的青铜粉层上轧制一层厚度为0.02毫米的聚合物层，压力为12MPa，然后在氮气保护、340℃条件下进行烧结，再经机械加工修饰，最后经过卷制、焊接成复合材料自润滑滑动轴承。
在高温摩擦磨损试验机上考察制得的复合材料轴承的摩擦学性能，滑动速度为4m/s，轴承极限PV值为95MPam/s。

Claims (5)

1.一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其特征在于：聚合物层原料配比如下：聚酰亚胺70-95％，二硫化钼1-5％，碳纤维4-25％。
2.根据权利要求1所述的一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其特征在于：所述的碳纤维首先要对碳纤维进行空气氧化处理，氧化温度为450℃-500℃，氧化时间为1-3分钟。
3.根据权利要求1所述的一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其特征在于：所述的聚合物层厚度为0.01-0.03毫米，轧制聚合物层的压力为12MPa。
4.根据权利要求1所述的一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其特征在于：所述的聚酰亚胺为热塑性聚酰亚胺。
5.根据权利要求1所述的一种用聚酰亚胺复合材料制备滑动轴承的方法，其特征在于：所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。
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