CN103101199A - 球轴承保持架用复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种球轴承保持架用复合材料的制备方法，制备方法中以径纬正交编织而成的芳纶纤维布为基体，以所配制的酚醛树脂作为粘结剂，再通过浸胶机的浸渍、三辊卷管机的热压卷绕以及后固化处理制备出球轴承保持架用复合材料，制备出的球轴承保持架用复合材料可以长期使用且温度达到150~200℃范围，线膨胀系数≤1.2×10^-6/℃，弯曲弹性模量≥40MPa，环状抗拉强度≥200MPa，本发明的工艺参数设置合理，这是所制备的球轴承保持架用复合材料能得到较高使用温度范围的基本条件，也是提高其它性能的基本条件，故本发明所制备的球轴承保持架用复合材料能满足高温高速精密球轴承保持架的使用要求。

Description

球轴承保持架用复合材料的制备方法

 

技术领域

本发明属于保持架材料技术领域，特别涉及到一种球轴承保持架用复合材料的制备方法。

 

背景技术

高速精密球轴承常采用棉布-酚醛做为保持架的基材，但棉布-酚醛的环状抗拉强度、弯曲弹性模量、线膨胀系数、冲击强度等性能已不满足高温高速精密球轴承保持架的使用要求。

由径纬正交编织而成的芳纶纤维布，经过酚醛处理后制成的酚醛芳纶纤维布是研制高温高速精密球轴承保持架的重要方向之一，这种保持架用材料的使用温度低于150℃，而使用温度大于150℃的酚醛芳纶纤维布还未见相关报道。

 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种球轴承保持架用复合材料的制备方法，通过该制备方法所制备出的复合材料其使用温度范围能达到150~200℃之间，同时还具有弯曲弹性模量高、冲击强度高、加载变形量小、抗动载之特点，能满足高温高速精密球轴承保持架的使用要求。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种球轴承保持架用复合材料的制备方法，制备方法中以径纬正交编织而成的芳纶纤维布为基体，以所配制的酚醛树脂作为粘结剂，再通过浸胶机的浸渍、三辊卷管机的热压卷绕以及后固化处理制备出球轴承保持架用复合材料，其中所配制的酚醛树脂涉及到苯酚、甲醛、氨水和无水乙醇，制备方法如下：

将纯度≥99%的苯酚与百分比浓度为37%的甲醛溶液按其重量1﹕1的比例称重，然后倒入反应器中进行搅拌，搅拌温度控制在70~80℃，然后按苯酚和甲醛溶液的总量加入百分比浓度为6%的氨水并继续进行搅拌生成混合树脂，当反应器中所述混合树脂的混浊点温度达到57~64℃时停止搅拌，经真空脱水后按所述混合树脂总量的40%加入无水乙醇配制成酚醛树脂；

将径纬正交编织而成的芳纶纤维布放在浸胶机上浸渍所述酚醛树脂，要求芳纶纤维布的厚度≥0.2mm，浸胶机的刮胶辊间隙控制在0.20~0.30mm，浸胶机的烘干温度控制在90~110℃，浸胶机的浸渍速度控制在1.2~2.5米/分钟，制成浸脂纤维布；

在三辊卷管机上对所述浸脂纤维布进行热压卷绕，要求三辊卷管机的热辊温度控制在110~130℃，三辊卷管机的热卷压力控制在50~80N，三辊卷管机的热卷速度控制在1.0~1.5米/分钟，热压卷绕完后的滚压时间控制在1~2分钟，制成热压卷绕纤维布；

将所述热压卷绕纤维布放入恒温干燥箱内进行后固化，要求恒温干燥箱在100℃时固化90分钟，在140℃时固化8小时，随后冷却至室温即制成球轴承保持架用复合材料。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、根据本发明所制备出的球轴承保持架用复合材料具有弯曲弹性模量高、冲击强度高、加载变形量小、抗动载之特点，同时由于使用温度范围能达到150~200℃之间，故而能满足高温高速精密球轴承保持架的使用要求。

2、本发明以芳纶纤维布为基体，以所配制的酚醛树脂为粘结剂，使得所述浸脂纤维布的结合力更强。

3、本发明制成的球轴承保持架用复合材料适用于经常受动载或是冲击工况下使用，更适宜用于制作高温高速精密轴承的保持架。

4、由于芳纶纤维布是一种有机材料，比棉布、玻璃纤维布或是碳纤维布强的浸透性还好，固化所用的时间得到大大缩短。

     5、本发明四个步骤中的工艺参数设置合理，这是所制备的球轴承保持架用复合材料能得到较高使用温度范围的基本条件，也是提高其它性能的基本条件。

 

具体实施方式

本发明是一种球轴承保持架用复合材料的制备方法。

本发明的制备方法中以径纬正交编织而成的芳纶纤维布为基体，以所配制的酚醛树脂作为粘结剂，再通过浸胶机的浸渍、三辊卷管机的热压卷绕以及后固化处理制备出滚动轴承保持架用复合材料，其中所配制的酚醛树脂涉及到苯酚、甲醛、氨水和无水乙醇，径纬正交编织而成的芳纶纤维布、苯酚、甲醛、氨水和无水乙醇可在市场上购得。

本发明的制备方法实际经过四个步骤，首先是配制成酚醛树脂，其次是在浸胶机上对芳纶纤维布浸渍所述酚醛树脂制成浸脂纤维布，再其次是在三辊卷管机上对所述浸脂纤维布进行热压卷绕制成热压卷绕纤维布，最后将所述热压卷绕纤维布放入恒温干燥箱内进行后固化制成滚动轴承保持架用复合材料。

本发明的制备方法如下：

一、将纯度≥99%的苯酚与百分比浓度为37%的甲醛溶液按其重量1﹕1的比例称重，然后倒入反应器中进行搅拌，搅拌温度控制在70~80℃，然后按苯酚和甲醛溶液的总量加入百分比浓度为6%的氨水并继续进行搅拌生成混合树脂，当反应器中所述混合树脂的混浊点温度达到57~64℃时停止搅拌，经真空脱水后按所述混合树脂总量的40%加入无水乙醇配制成酚醛树脂。

二、将径纬正交编织而成的芳纶纤维布放在浸胶机上浸渍所述酚醛树脂，要求芳纶纤维布的厚度≥0.2mm，浸胶机的刮胶辊间隙控制在0.20~0.30mm，浸胶机的烘干温度控制在90~110℃，浸胶机的浸渍速度控制在1.2~2.5米/分钟，制成浸脂纤维布。

上述芳纶纤维布本身具有一定的环状抗拉强度，若芳纶纤维布的环状抗拉强度≥180MPa，则芳纶纤维选用Kevlar1500且厚度≥0.3mm；若芳纶纤维布的环状抗拉强度≥150MPa，则芳纶纤维选用Kevlar1000且厚度≥0.22mm。由于芳纶纤维布是一种有机材料，以所配制的所述酚醛树脂为粘结剂，使得所述浸脂纤维布的结合力更强，所述酚醛树脂的粘结性能好坏在很大程度上决定了所述浸脂纤维布的环状抗拉强度是升高，还是降低，还是维持原状。

三、在三辊卷管机上对所述浸脂纤维布进行热压卷绕，要求三辊卷管机的热辊温度控制在110~130℃，三辊卷管机的热卷压力控制在50~80N，三辊卷管机的热卷速度控制在1.0~1.5米/分钟，热压卷绕完后的滚压时间控制在1~2分钟，制成热压卷绕纤维布。

四、将所述热压卷绕纤维布放入恒温干燥箱内进行后固化，要求恒温干燥箱在100℃时固化90分钟，在140℃时固化8小时，随后冷却至室温即制成球轴承保持架用复合材料，固化所用的时间得到大大缩短。

制成的球轴承保持架用复合材料经疲劳和温度检测，能够长期使用且温度可达到150~200℃范围，这是本发明的主要特点之一，而酚醛芳纶纤维布只能＜150℃，棉布-酚醛层压材料更达不到。本发明的其它性能如线膨胀系数达到≤1.2×10^-6/℃，弯曲弹性模量≥40MPa，环状抗拉强度≥200MPa。

上述四个步骤中或多或少会涉及到一些现有技术，但通过上述四个步骤中不同参数的改变使制成的球轴承保持架用复合材料实现了温度达到150~200℃的目的，即便现有技术通过某种结合也是达不到这个温度范围的，同时上述四个步骤所制成的球轴承保持架用复合材料具有较高的环状抗拉强度，较高的弯曲弹性模量和较大的冲击强度以及较小的线膨胀系数。

制成的球轴承保持架用复合材料经过再加工就可以制成保持架。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (1)

1.一种球轴承保持架用复合材料的制备方法，制备方法中以径纬正交编织而成的芳纶纤维布为基体，以所配制的酚醛树脂作为粘结剂，再通过浸胶机的浸渍、三辊卷管机的热压卷绕以及后固化处理制备出球轴承保持架用复合材料，其中所配制的酚醛树脂涉及到苯酚、甲醛、氨水和无水乙醇，其特征是：

将纯度≥99%的苯酚与百分比浓度为37%的甲醛溶液按其重量1﹕1的比例称重，然后倒入反应器中进行搅拌，搅拌温度控制在70~80℃，然后按苯酚和甲醛溶液的总量加入百分比浓度为6%的氨水并继续进行搅拌生成混合树脂，当反应器中所述混合树脂的混浊点温度达到57~64℃时停止搅拌，经真空脱水后按所述混合树脂总量的40%加入无水乙醇配制成酚醛树脂；

将径纬正交编织而成的芳纶纤维布放在浸胶机上浸渍所述酚醛树脂，要求芳纶纤维布的厚度≥0.2mm，浸胶机的刮胶辊间隙控制在0.20~0.30mm，浸胶机的烘干温度控制在90~110℃，浸胶机的浸渍速度控制在1.2~2.5米/分钟，制成浸脂纤维布；

在三辊卷管机上对所述浸脂纤维布进行热压卷绕，要求三辊卷管机的热辊温度控制在110~130℃，三辊卷管机的热卷压力控制在50~80N，三辊卷管机的热卷速度控制在1.0~1.5米/分钟，热压卷绕完后的滚压时间控制在1~2分钟，制成热压卷绕纤维布；

将所述热压卷绕纤维布放入恒温干燥箱内进行后固化，要求恒温干燥箱在100℃时固化90分钟，在140℃时固化8小时，随后冷却至室温即制成球轴承保持架用复合材料。