CN101936340B - 纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承及其制造方法，包括内层与背衬，内层是由悬浮自润滑聚四氟乙烯(PTFE)树脂粉，和石墨、二流化钼、锡青铜粉、玻璃纤维、碳纤维四种材料中的至少一种混合制成的自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带，背衬是由无碱长玻璃纤维与环氧树脂胶液浸渍缠绕而成，环氧树脂胶液是将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料和有机助剂搅拌混匀配制而成。采用本发明方法制得的滑动轴承具有自润滑性能好、耐腐蚀、减震降燥、抗异物侵入损伤、成本低等优点，能适应于在常温下应用。
Description
技术领域
本发明涉及到一种纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承及其制造方法，尤其是一种以聚合物自润滑材料为内衬，纤维增强环氧树脂为背衬的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承及其制造方法。
技术背景
近年来，随着有色金属的大量消耗和有色金属成本的增加，以有机高分子材料替代金属材料作为结构与功能零部件的技术取得了迅速的发展。公开号为CN1451891的中国发明专利申请公开了一种碳纤维耐高温自润滑轴承，是在基体的内壁上开有固定槽，基体的内壁上附着有碳纤维复合材料层，碳纤维复合材料层的碳纤维复合材料充满固定槽。由于碳纤维复合材料的自身特性，与轴配合工作时能够自润滑，不需注油，固定槽可帮助碳纤维复合材料层与基体牢固结合。此类轴承具有摩擦系数小、磨耗小、无噪音、自润滑性能强、耐磨、耐高温等优点，而且对轴无磨损，使用过程中不会出现卡轴、抱轴现象。公开号为CN1126286的中国发明专利申请公开了一种复合材料轴承，它由内、外两层组成，内层由重量含量为40～50％的铜粉、重量含量为40～50％的聚四氟乙烯和重量含量为10～20％的石墨组成；外层由重量含量为30～40％的环氧树脂、重量含量为20～30％的聚酰亚胺和重量含量为40～50％的无碱无捻玻璃纤维组成，固化后的半成品经机床加工即成。此类复合材料轴承化学稳定性好，耐磨、耐腐蚀、摩擦阻力小、机械强度高，广泛适用于旋转、摆动、往复和滑动运动方式的无油润滑工作场合，是金属套或双金属套轴承的替代产品。以上专利所涉及到的复合材料轴承虽然具有优良的耐磨损能力和耐高温特性，但因材料成本较高，不适应于在常温下应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种性能优异、成本较低、适应于在常温下应用的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承包括内层与背衬，所述内层是由悬浮自润滑聚四氟乙烯(PTFE)树脂粉，和石墨、二流化钼、锡青铜粉、玻璃纤维、碳纤维四种材料中的至少一种混合制成的自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带，所述背衬是由无碱长玻璃纤维与环氧树脂胶液浸渍缠绕而成，所述环氧树脂胶液是将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料和有机助剂搅拌混匀配制而成。
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承，配制所述环氧树脂胶液时，所述环氧树脂采用液体双酚A型环氧树脂，环氧值为0.35～0.55eq/100g；所述固化剂采用甲基四氢苯酐(MeTHPA)或六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)，其用量为所述环氧树脂的60～90％(以质量份数计算)；所述固化促进剂采用叔胺类或咪唑类固化促进剂，用量为所述环氧树脂的0.2～5％(以质量份数计算)；所述填料采用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)、铜粉、硬脂酸锌、石英砂中的一种或一种以上的混合物，用量为所述环氧树脂的2～20％(以质量份数计算)；所述有机助剂包括润湿剂和偶联剂，所述润湿剂采用非离子硅氧烷共聚物的非离子润湿剂(Troysol S366)或聚乙二醇辛基苯基醚(X-350)中的一种，用量为所述环氧树脂组份的0.1-2％(以质量份数计算)；所述偶联剂采用硅烷类偶联剂，用量为所述环氧树脂的0.1～2％(以质量份数计算)。
纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，包括如下工艺步骤：
1、配制环氧树脂胶液：将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料、有机助剂按比例称量，利用高速搅拌器进行搅拌，待均匀后，置入缠绕机中的胶液池中，待用。
2、准备芯棒：将芯棒进行打磨及清洗；
3.制备轴承内层材料：利用缠绕机将自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带缠绕在芯棒上制成，其中，所述自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带是将悬浮自润滑聚四氟乙烯(PTFE)树脂粉，和石墨、二流化钼、锡青铜粉、玻璃纤维、碳纤维四种材料中的至少一种，通过机械混合后，经压制、烧结、车削加工而成，软带厚度为0.15～0.5mm。
4、轴承内层与背衬的粘接准备：在所述自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带的外表面上，涂上一层环氧树脂双组份胶粘剂，以提高内层与背衬层的粘接强度。
5、制备背衬：将浸渍过所述环氧树脂胶液的无碱长玻璃纤维缠绕在涂有胶粘剂的所述自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带上，以作为轴承的背衬层，其纤维缠绕角为30～85°，纱线宽度在10～25mm。
6、固化成型：将缠绕好的轴承初品取下，连同芯棒一起放置于烘箱中进行固化，固化温度为100℃～180℃，时间为6～15小时；待固化完全后，将轴承毛品连同芯棒从烘箱中取出。
7、后续加工：将固化后的轴承毛品连同芯棒，在车床上进行外表面的加工，留部分加工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴承外径进行加工至所需要的公差范围，得轴承成品。
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，在准备芯棒时，在对芯棒进行打磨及清洗后，在芯棒表面喷涂或擦涂相应的耐高温脱膜剂，所述脱膜剂为硅油、聚乙烯醇中的一种或两种的混合物。
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，在制备轴承内层材料时，在将所述自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带缠绕于所述芯棒之前，要先经过钠萘四氢呋喃腐蚀液进行络合活化处理的预处理，待处理液表干后待用。
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，在制备背衬层时，在浸胶前对所述无碱长玻璃纤维进行润湿。
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，配制所述环氧树脂胶液所用的所述环氧树脂采用液体双酚A型环氧树脂，环氧值为0.35～0.55eq/100g。
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，配制所述环氧树脂胶液所用的所述固化剂采用甲基四氢苯酐(MeTHPA)或六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)，其用量为所述环氧树脂的60～90％(以质量份数计算)；
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，配制所述环氧树脂胶液所用的所述固化促进剂采用叔胺类或咪唑类固化促进剂，用量为所述环氧树脂的0.2～5％(以质量份数计算)；
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，配制所述环氧树脂胶液所用的所述填料采用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)、铜粉、硬脂酸锌、石英砂中的一种或一种以上的混合物，用量为所述环氧树脂的2～20％(以质量份数计算)；
上述纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，配制所述环氧树脂胶液所用的所述有机助剂包括润湿剂和偶联剂，所述润湿剂采用非离子硅氧烷共聚物的非离子润湿剂(Troysol S366)或聚乙二醇辛基苯基醚(X-350)中的一种，用量为所述环氧树脂组份的0.1～2％(以质量份数计算)；所述偶联剂采用硅烷类偶联剂，用量为所述环氧树脂的0.1～2％(以质量份数计算)。
本发明由于采用了上述技术方案，制得的滑动轴承具有自润滑性能好、耐腐蚀、减震降燥、抗异物侵入损伤、成本低等优点，能适应于在常温下应用。制作时，将芯棒进行打磨及清洗，可以保证芯棒表面光洁度，在缠绕前在芯棒表面喷涂或擦涂相应的耐高温脱膜剂，可便于脱膜。在浸胶前对无碱长玻璃纤维适当的润湿，可保证无碱玻璃纤维的浸润性。
具体实施方式
实施例1纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，包括如下工艺步骤：
1、配制环氧树脂胶液：将环氧树脂E44、甲基四氢苯酐(MeTHPA)(固化剂)、2-乙基-4甲基咪唑(固化促进剂)、石英砂(填料)、聚乙二醇辛基苯基醚(有机助剂的润湿剂)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)(有机助剂的偶联剂)按按下表称量，利用高速搅拌器进行搅拌，待均匀后，置入缠绕机中的胶液池中，待用。
| 产品种类 | 比例(以质量份数计) |
| 环氧树脂E44 | 100 |
| 甲基四氢苯酐(MeTHPA) | 60 |
| 2-乙基-4甲基咪唑 | 1.0 |
| 石英砂 | 10 |
| 聚乙二醇辛基苯基醚 | 0.5 |
| γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550) | 1.0 |
2、准备芯棒：将芯棒进行打磨及清洗；在芯棒的外表面上擦涂聚乙烯醇。
3.制备轴承内层材料：将悬浮自润滑聚四氟乙烯(PTFE)树脂粉和石墨通过机械混合后，经压制、烧结、车削加工，制成自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带，软带厚度为0.15-0.5mm。将自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带用钠萘四氢呋喃腐蚀液进行络合活化处理，待处理液表干后，利用缠绕机将自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带缠绕在芯棒上。
4、轴承内层与背衬的粘接准备：在自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带的外表面上涂上一层环氧树脂胶粘剂，以提高内层与背衬层的粘接强度。
5、制备背衬：待自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带外表面的胶粘剂较干后，利用缠绕机，将通过胶液池、浸渍过环氧树脂胶液的无碱长玻璃纤维缠绕在自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带上，作为轴承的背衬层，缠绕角度65°，纱片宽度20mm，缠绕层数6层。
6、固化成型：将缠绕好的轴承初品取下，连同芯棒一起放置于烘箱中进行固化，固化温度为120℃，时间为8小时；待固化完全后，将轴承毛品连同芯棒从烘箱中取出。
7、后续加工：将固化后的轴承毛品连同芯棒，在车床上进行外表面的加工，留部分加工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴承外径进行加工至所需要的公差范围，得轴承成品。
实施例2纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，包括如下工艺步骤：
1、配制环氧树脂胶液：将环氧树脂E51、六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)(固化剂)、2-乙基-4甲基咪唑(固化促进剂)、石墨(填料)、二硫化钼(填料)、非离子硅氧烷共聚物(Troysol S366)(有机助剂的润湿剂)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)(有机助剂的偶联剂)按按下表称量，利用高速搅拌器进行搅拌，待均匀后，置入缠绕机中的胶液池中，待用。
2、准备芯棒：将芯棒进行打磨及清洗；在芯棒的外表面上擦涂二甲基硅油。
3.制备轴承内层材料：将悬浮自润滑聚四氟乙烯(PTFE)树脂粉和石墨通过机械混合后，经压制、烧结、车削加工，制成自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带，软带厚度为0.15-0.5mm。将自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带用钠萘四氢呋喃腐蚀液进行络合活化处理，待处理液表干后，利用缠绕机将自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带缠绕在芯棒上。
4、轴承内层与背衬的粘接准备：在自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带的外表面上涂上一层环氧树脂胶粘剂，以提高内层与背衬层的粘接强度。
5、制备背衬：对无碱长玻璃纤维进行润湿。待自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带外表面的胶粘剂较干后，利用缠绕机，将通过胶液池、浸渍过环氧树脂胶液的无碱长玻璃纤维缠绕在自润滑聚四氟乙烯(PTFE)软带上，作为轴承的背衬层，缠绕角度45°，纱片宽度15mm，缠绕层数6层。
6、固化成型：将缠绕好的轴承初品取下，连同芯棒一起放置于烘箱中进行固化，固化温度为160℃，时间为5小时；待固化完全后，将轴承毛品连同芯棒从烘箱中取出。
7、后续加工：将固化后的轴承毛品连同芯棒，在车床上进行外表面的加工，留部分加工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴承外径进行加工至所需要的公差范围，得轴承成品。
将按以上两个实施例制得的材料分别进行试验，取得的实验结果如下：
备注：摩擦磨损实验条件为：负荷19.6MPa，摇摆频率27次/min，摇摆角度±30°，摩擦时间50小时。
本发明方法中，配制环氧树脂胶液所用的填料可以是石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)、铜粉、硬脂酸锌、石英砂中的一种或一种以上的混合物，填料的总量为环氧树脂的2～20％(以质量份数计算)。芯棒表面喷涂或擦涂的耐高温脱膜剂也可以采用硅油和聚乙烯醇的混合物。
Claims (10)
1.纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承，包括内层与背衬，其特征在于，所述内层是由悬浮自润滑聚四氟乙烯树脂粉和石墨，以及二硫化钼、锡青铜粉、玻璃纤维、碳纤维四种材料中的至少一种，一起混合制成的自润滑聚四氟乙烯软带，所述背衬是由无碱长玻璃纤维与环氧树脂胶液浸渍缠绕而成，所述环氧树脂胶液是将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料和有机助剂搅拌混匀配制而成；配制所述环氧树脂胶液时，所述环氧树脂采用液体双酚A型环氧树脂，环氧值为0.35～0.55eq/100g；所述固化剂采用甲基四氢苯酐或六氢邻苯二甲酸酐，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的60～90％；所述固化促进剂采用叔胺类或咪唑类固化促进剂，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的0.2～5％；所述填料采用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、铜粉、硬脂酸锌、石英砂中的一种或一种以上的混合物，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的2～20％；所述有机助剂包括润湿剂和偶联剂，所述润湿剂采用非离子硅氧烷共聚物的非离子润湿剂或聚乙二醇辛基苯基醚中的一种，以质量份数计其用量为所述环氧树脂组份的0.1～2％；所述偶联剂采用硅烷类偶联剂，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的0.1～2％。
2.纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，包括如下工艺步骤：
I、配制环氧树脂胶液：将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料、有机助剂按比例称量，利用高速搅拌器进行搅拌，待均匀后，置入缠绕机中的胶液池中，待用；
II、准备芯棒：将芯棒进行打磨及清洗；
III.制备轴承内层材料：利用缠绕机将自润滑聚四氟乙烯软带缠绕在芯棒上制成，其中，所述自润滑聚四氟乙烯软带是将悬浮自润滑聚四氟乙烯树脂粉和石墨，以及二硫化钼、锡青铜粉、玻璃纤维、碳纤维四种材料中的至少一种，通过机械混合后，经压制、烧结、车削加工而成，软带厚度为0.15～0.5mm；
IV、轴承内层与背衬的粘接准备：在所述自润滑聚四氟乙烯软带的外表面上，涂上一层所述环氧树脂胶液；
V、制备背衬：将浸渍过所述环氧树脂胶液的无碱长玻璃纤维缠绕在涂有胶粘剂的所述自润滑聚四氟乙烯软带上，以作为轴承的背衬层，其纤维缠绕角为30～85°，纱线宽度在10～25mm；
VI、固化成型：将缠绕好的轴承初品取下，连同芯棒一起放置于烘箱中进行固化，固化温度为100℃～180℃，时间为6～15小时；待固化完全后，将轴承毛品连同芯棒从烘箱中取出；
VII、后续加工：将固化后的轴承毛品连同芯棒，在车床上进行外表面的加工，留部分加工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴承外径进行加工至所需要的公差范围，得轴承成品。
3.如权利要求2所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，在准备芯棒时，在对芯棒进行打磨及清洗后，在芯棒表面喷涂或擦涂相应的耐高温脱膜剂，所述脱膜剂为硅油、聚乙烯醇中的一种或两种的混合物。
4.如权利要求2或3所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，在制备轴承内层材料时，在将所述自润滑聚四氟乙烯软带缠绕于所述芯棒之前，要先经过钠萘四氢呋喃腐蚀液进行络合活化处理的预处理，待处理液表干后待用。
5.如权利要求2或3所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，在制备背衬层时，在浸胶前对所述无碱长玻璃纤维进行润湿。
6.如权利要求2或3所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，配制所述环氧树脂胶液所用的所述环氧树脂采用液体双酚A型环氧树脂，环氧值为0.35～0.55eq/100g。
7.如权利要求2或3所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，配制所述环氧树脂胶液所用的所述固化剂采用甲基四氢苯酐或六氢邻苯二甲酸酐，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的60～90％。
8.如权利要求2或3所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，配制所述环氧树脂胶液所用的所述固化促进剂采用叔胺类或咪唑类固化促进剂，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的0.2～5％。
9.如权利要求2或3所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，配制所述环氧树脂胶液所用的所述填料采用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、铜粉、硬脂酸锌、石英砂中的一种或一种以上的混合物，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的2～20％。
10.如权利要求2或3所述的纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，配制所述环氧树脂胶液所用的所述有机助剂包括润湿剂和偶联剂，所述润湿剂采用非离子硅氧烷共聚物的非离子润湿剂或聚乙二醇辛基苯基醚中的一种，以质量份数计其用量为所述环氧树脂组份的0.1～2％；所述偶联剂采用硅烷类偶联剂，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的0.1～2％。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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Owner name: ZHEJIANG ZHONGDA PRECISION PARTS CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: ZHEJIANG COB BEARING CO., LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 314000 Jiaxing Economic Development Zone, Zhejiang Province Patentee after: COB PRECISION PARTS Inc. Address before: 314001 Jiaxing Economic Development Zone, Zhejiang Province Patentee before: Zhejiang Zhongda Bearing Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Fiber reinforced resin based self-lubricating composite sliding bearing and its manufacturing method Effective date of registration: 20220307 Granted publication date: 20120627 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Jiaxing branch Pledgor: COB PRECISION PARTS Inc. Registration number: Y2022330000294 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230210 Granted publication date: 20120627 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Jiaxing branch Pledgor: COB PRECISION PARTS Inc. Registration number: Y2022330000294 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |