CN105086345B - 一种船舶艉轴密封润滑用静环材料及其制备方法 - Google Patents

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CN105086345B CN201510496298.4A CN201510496298A CN105086345B CN 105086345 B CN105086345 B CN 105086345B CN 201510496298 A CN201510496298 A CN 201510496298A CN 105086345 B CN105086345 B CN 105086345B
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Abstract

本发明提供一种船舶艉轴密封润滑用静环材料及其制备方法，属于密封材料技术领域。由增强长纤维和包裹在增强长纤维上的混合填料制成，所述混合填料，按照重量份数计，包括如下组分：改性的无机填料5～25份、改性的短纤维10～25份、酚醛树脂15～25份、聚乙烯蜡1～10份和硬脂酸锌5份；所述的长纤维为芳纶纤维；所述的无机填料选自滑石粉或白云石粉中的一种或两种；所述的短纤维选自短芳纶纤维或黄麻纤维中的一种或两种。本发明所得静环材料力学性能好，耐磨损，摩擦系数低，工作温度高，且制备工艺简单，成本低。

Description

一种船舶艉轴密封润滑用静环材料及其制备方法
技术领域
本发明属于密封材料技术领域，具体涉及一种船舶艉轴密封润滑用静环材料及其制备方法。
背景技术
船舶艉轴装置，是船舶轴系的主要部件之一，其性能的好坏直接影响到船舶的正常运行和经济性。同时，对防止船舶污染水域、保护环境起着十分重要的作用。船舶艉轴密封装置主要由摩擦副组成，摩擦副是动环和静环的总称,是构成机械密封最主要的元件。摩擦副运行时,由于受到弹簧力、密封海水压力、液膜开启力、摩擦力以及运行时惯性力等作用,静环部分磨损较快，需定期更换，所以静环在很大程度上决定了艉轴密封装置的使用性能和寿命。静环作为易损件必须具有机械强度高、自润滑性能好、耐磨性好、导热性好、耐热和热冲击性能好、耐腐蚀性能强、线膨胀系数小、加工工艺好、吸振性能强等优点。
我国是世界第一的造船大国，但静环材料制造和研究水平却严重滞后于造船业的发展速度，特别是大直径、高性能静环材料主要依赖进口。目前我国关于静环的产品及研究主要集中在机械液压密封静环上，对于船舶使用的静环产品种类单一且性能较差。国内使用的静环产品大多为橡胶、氟塑料及碳氟化合物材质，并且大多采用简单的热压成型工艺，所得到的产品抗压能力差，线速度低，耐热性能较差，易变形，不适于大型船舶使用。静环材料的研制技术不仅可用于作战舰艇升级改造，减少船舶艉轴密封装置的维修和更换周期，还可用于大型民用船只中，可替代进口产品，降低成本，减少对国外产品的依赖性，这对于提高我国海军国防能力和民用造船业的核心竞争力意义重大。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种船舶艉轴密封润滑用静环材料及其制备方法，所得静环材料力学性能好，耐磨损，摩擦系数低，工作温度高，且制备工艺简单，成本低。
本发明提供一种船舶艉轴密封润滑用静环材料，由增强长纤维和包裹在增强长纤维上的混合填料制成，所述混合填料，按照重量份数计，包括如下组分：
改性的无机填料5～25份、改性的短纤维10～25份、酚醛树脂15～25份、聚乙烯蜡1～10份和硬脂酸锌5份；
所述的长纤维为芳纶纤维；
所述增强长纤维按如下方法制备得到：将酚醛树脂溶解于乙醇溶剂中，加入硅烷偶联剂后混合均匀，得到混合溶液，将长纤维浸泡于混合溶液中，烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维；
所述改性的无机填料按如下方法制备得到：将无机填料以钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后烘干，以高速分散机分散均匀得到改性的无机填料；所述的无机填料选自滑石粉或白云石粉中的一种或两种；
所述改性的短纤维按如下方法制备得到：将短纤维以硅烷偶联剂乙醇溶液浸泡，烘干后再进行开松得到改性的短纤维；所述的短纤维选自短芳纶纤维或黄麻纤维中的一种或两种。
优选的是，所述长纤维的粗度为400～800d；所述短芳纶纤维的长度为1～5mm，所述黄麻纤维的长度为1～3mm。
优选的是，所述酚醛树脂为PF6290A，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550，所述钛酸酯偶联剂为LD-144。
优选的是，所述混合填料还包括石墨纤维、石墨微粉、气相二氧化硅中的至少一种，所述石墨纤维为0.5～1.75份，所述石墨微粉为4～7份，所述气相二氧化硅为1～10份。
优选的是，增强长纤维制备方法中所述酚醛树脂在乙醇溶剂中的固含量为30％～50％，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％；改性的无机填料制备方法中所述钛酸酯偶联剂在乙醇中的浓度为1％；改性的短纤维制备方法中所述硅烷偶联剂在乙醇中的浓度为1％。
本发明还提供一种船舶艉轴密封润滑用静环材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)长纤维的处理：将酚醛树脂溶解于乙醇溶剂中，加入硅烷偶联剂后混合均匀，得到混合溶液，将长纤维浸泡于混合溶液中，烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维；
(2)无机填料的改性处理：将无机填料以钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后烘干，以高速分散机分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：将短纤维以硅烷偶联剂乙醇溶液浸泡，烘干后再进行开松，得到改性的短纤维；
(4)物料的混合：将步骤(2)中得到的改性的无机填料、步骤(3)中得到的改性的短纤维与酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌均匀混合，得到混合填料；
(5)将步骤(4)中得到的混合填料包裹在步骤(1)得到的增强长纤维上成为复合纤维，将复合纤维缠绕编织成型后以热压固化成型，得到静环材料。
优选的是，步骤(1)、步骤(4)中所述酚醛树脂为PF6290A，步骤(1)、步骤(3)中所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550，步骤(2)中所述钛酸酯偶联剂为LD-144。
优选的是，还包括在步骤(4)中，将步骤(2)中得到的改性的无机填料、步骤(3)中得到的改性的短纤维、酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌与石墨纤维、石墨微粉、气相二氧化硅中的至少一种均匀混合，得到混合填料；所述石墨纤维为0.5～1.75份，所述石墨微粉为4～7份，所述气相二氧化硅为1～10份。
优选的是，步骤(1)中酚醛树脂在乙醇溶剂中的固含量为30％～50％，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，步骤(2)中钛酸酯偶联剂在乙醇中的浓度为1％，步骤(3)中硅烷偶联剂在乙醇中的浓度为1％。
优选的是，步骤(5)中所述固化成型压力为10～20MPa，固化温度为155～165℃。
本发明的有益效果：
本发明以长纤维为增强纤维，将改性的无机填料、短纤维与酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌等均匀混合涂覆长纤维，得到复合纤维，将这种复合纤维编制成型后经热压固化，即得到船舶艉轴润滑密封用静环材料，通过选择和调配各组分，从而使材料达到最佳性能。这种酚醛树脂基复合材料制备的静环材料克服了国内传统静环材料的缺点，主要具有以下优点：第一，本发明使用酚醛树脂，具有一定耐高温，强度高，韧性好，性能稳定等优点，其弯曲强度在70～145MPa间可调，压缩性能好；第二，酚醛树脂耐磨性能好，具有水润滑特性，加入填料和增强纤维后具有低摩擦系数和低磨耗量；第三，此方法制备工艺简单，只需将增强纤维、填料经过改性处理，然后与酚醛树脂等进行混合，经一系列工艺流程后热压成型，从而得到静环材料的固化成型件；第四，所得静环在较高工作温度下能够稳定运行，无烧蚀现象，且静环材料的固化工艺较为简单，成本低，树脂与填料均为固体，所用溶剂毒性低，且坯料适用期长。本发明静环材料除可应用于船舶艉轴密封润滑用静环外，还可用于其他密封润滑部件。
实验结果证明，本发明提供的静环材料具有良好的力学性能和润滑性能，其压缩强度＞120MPa，弯曲强度＞60MPa，冲击强度＞32kJ/m2，硬度＜75(Rockwell，RHM)。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明提供一种船舶艉轴密封润滑用静环材料，由增强长纤维和包裹在增强长纤维上的混合填料制成，所述混合填料，按照重量份数计，包括如下组分：
改性的无机填料5～25份、改性的短纤维10～25份、酚醛树脂15～25份、聚乙烯蜡1～10份和硬脂酸锌5份；
所述的长纤维为芳纶纤维；
所述增强长纤维按如下方法制备得到：将酚醛树脂溶解于乙醇溶剂中，加入硅烷偶联剂后混合均匀，得到混合溶液，将长纤维浸泡于混合溶液中，烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维；
所述改性的无机填料按如下方法制备得到：将无机填料以钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后烘干，以高速分散机分散均匀得到改性的无机填料；所述的无机填料选自滑石粉或白云石粉中的一种或两种；
所述改性的短纤维按如下方法制备得到：将短纤维以硅烷偶联剂乙醇溶液浸泡，烘干后再进行开松得到改性的短纤维；所述的短纤维选自短芳纶纤维或黄麻纤维中的一种或两种。
按照本发明，所述长纤维优选粗度为400～800d的芳纶纤维；所述短芳纶纤维的长度优选为1～5mm，所述黄麻纤维的长度优选为1～3mm。所述酚醛树脂优选为PF6290A，厂家为济南圣泉集团股份有限公司。所述硅烷偶联剂优选为3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550，所述钛酸酯偶联剂优选为LD-144。所述混合填料中优选还包括石墨纤维，石墨纤维优选为0.5～1.75份，石墨纤维长度优选为1～3mm。所述混合填料中优选还包括4～7份石墨微粉，石墨微粉粒径优选为2000～15000目。所述混合填料中优选还包括1～10份气相二氧化硅，所述气相二氧化硅优选为德国瓦克公司的气相二氧化硅T-40。所述滑石粉优选为1500～3000目，白云石粉优选为1500～3000目，聚乙烯蜡优选为2000～8000目。增强长纤维制备方法中所述酚醛树脂在乙醇溶剂中的固含量优选为30％～50％，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度优选为1％，改性的无机填料制备方法中所述钛酸酯偶联剂在乙醇中的浓度优选为1％，改性的短纤维制备方法中所述硅烷偶联剂在乙醇中的浓度优选为1％。
本发明还提供一种船舶艉轴密封润滑用静环材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)长纤维的处理：将酚醛树脂溶解于乙醇溶剂中，加入硅烷偶联剂后混合均匀，得到混合溶液，将长纤维浸泡于混合溶液中，烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维；
(2)无机填料的改性处理：将无机填料以钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后烘干，以高速分散机分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：将短纤维以硅烷偶联剂乙醇溶液浸泡，烘干后再进行开松，得到改性的短纤维；
(4)物料的混合：将步骤(2)中得到的改性的无机填料、步骤(3)中得到的改性的短纤维与酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌均匀混合，得到混合填料；
(5)将步骤(4)中得到的混合填料包裹在步骤(1)得到的增强长纤维上成为复合纤维，将复合纤维缠绕编织成型后以热压固化成型，得到静环材料。
按照本发明，步骤(1)中酚醛树脂在乙醇溶剂中的固含量优选为30％～50％，所述酚醛树脂优选为PF6290A，厂家为济南圣泉集团股份有限公司；所述硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度优选为1％，所述硅烷偶联剂优选为3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550，以硅烷偶联剂对连续长纤维进行表面改性处理，以增强纤维与树脂间结合力，提高样件机械强度；将长纤维浸泡于混合溶液中，优选在50～90℃下烘干，更优选在60℃下烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维，本发明对浸泡时间没有特殊的限制，以浸透长纤维即可。
按照本发明，步骤(2)中所述钛酸酯偶联剂优选为LD-144，钛酸酯偶联剂在乙醇中的浓度优选为1％；所述滑石粉优选为1500～3000目，白云石粉优选为1500～3000目；将无机填料浸泡于钛酸酯偶联剂乙醇溶液中，优选在75～85℃下烘干，更优选在80℃下烘干，以高速分散机分散均匀，得到改性的无机填料，本发明对浸泡时间没有特殊的限制，以浸透无机填料即可。
按照本发明，步骤(3)中所述硅烷偶联剂在乙醇中的浓度优选为1％，所述硅烷偶联剂优选为3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550，以硅烷偶联剂对短纤维进行表面改性处理，进而增强纤维与树脂间结合力；将短纤维浸泡于硅烷偶联剂乙醇溶液中，优选在100～110℃下烘干，更优选在105℃下烘干，得到改性的短纤维，本发明对浸泡时间没有特殊的限制，以浸透短纤维即可。
按照本发明，将步骤(2)中得到的改性的无机填料、步骤(3)中得到的改性的短纤维与酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌均匀混合，得到混合填料，按照重量份数计，改性的无机填料5～25份、改性的短纤维10～25份、酚醛树脂15～25份、聚乙烯蜡1～10份和硬脂酸锌5份。
按照本发明，优选还包括将步骤(2)中得到的改性的无机填料、步骤(3)中得到的改性的短纤维、酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌与石墨纤维、石墨微粉、气相二氧化硅中的至少一种均匀混合，得到混合填料。所述石墨纤维优选为0.5～1.75份，石墨纤维长度优选为1～3mm。所述石墨微粉优选为4～7份，石墨微粉优选为2000～15000目。所述气相二氧化硅优选为1～10份，所述气相二氧化硅优选为德国瓦克公司的气相二氧化硅T-40。
将步骤(4)中得到的混合填料包裹在步骤(1)得到的增强长纤维上成为复合纤维，将复合纤维缠绕编织成型后以热压固化成型，得到静环材料，通过机加工处理，最终得到船舶艉轴密封润滑用静环。所述固化成型压力优选为10～20MPa，固化温度优选为155～165℃。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例中所涉及到的原料均为市售。
实施例1：
(1)长纤维的处理
配置固含量为30％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(400d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
分别将白云石粉(1500目)和滑石粉(1500目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将短芳纶纤维(长度为5mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的白云石粉、滑石粉、短芳纶纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、酚醛树脂按份数比15:10:20:5:10:20混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例2：
(1)长纤维的处理
配置固含量为50％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(500d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
分别将白云石粉(2000目)和滑石粉(1500目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将短芳纶纤维(长度为1mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的白云石粉、滑石粉、短芳纶纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、酚醛树脂按份数比10:15:25:5:8:25混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例3：
(1)长纤维的处理
配置固含量为40％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(620d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
将滑石粉(3000目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将黄麻纤维(长度为3mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的滑石粉、黄麻纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石墨微粉、气相二氧化硅T-40、酚醛树脂按份数比15:25:5:10:5:5:20混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例4：
(1)长纤维的处理
配置固含量为35％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(800d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
将滑石粉(1500目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将黄麻纤维(长度为1mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的滑石粉、黄麻纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石墨微粉、酚醛树脂按份数比18:23:5:10:7:15混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例5：
(1)长纤维的处理
配置固含量为45％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(400d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
将白云石粉(2500目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将黄麻纤维(长度为3mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的白云石粉、黄麻纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石墨微粉、二氧化硅T-40、酚醛树脂按份数比10:16:5:10:5:3:15混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例6：
(1)长纤维的处理
配置固含量为35％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(550d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
将白云石粉(2500目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将黄麻纤维(长度为1mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的白云石粉、黄麻纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石墨微粉、酚醛树脂按份数比12:16:5:7:5:16混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例7：
(1)长纤维的处理
配置固含量为40％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(400d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
将白云石粉(3000目)和滑石粉(2000目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将黄麻纤维(长度为3mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的白云石粉、滑石粉、黄麻纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石墨微粉、二氧化硅T-40、酚醛树脂按份数比8:8:16:5:7:5:3:18混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例8：
(1)长纤维的处理
配置固含量为40％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(620d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
将滑石粉(3000目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将芳纶纤维(长度为3mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的滑石粉、芳纶纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石墨微粉、气相二氧化硅T-40、酚醛树脂按份数比20:10:5:1:4:1:20混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例9：
(1)长纤维的处理
配置固含量为40％的酚醛树脂PF6290A乙醇溶液，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550后混合均匀，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，对长纤维(400d)进行浸泡处理，然后将纤维于烘箱中60℃烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维备用。
(2)无机填料的改性处理
将滑石粉(2000目)以浓度1％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后以80℃烘干，以高速分散机重新分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：
将黄麻纤维(长度为3mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维备用。
(4)物料的混合：
将改性的滑石粉、黄麻纤维与硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石墨微粉、二氧化硅T-40、酚醛树脂按份数比5:10:5:3:5:10:18混合，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例10：
将短芳纶纤维(长度为5mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维。将石墨纤维(长度为3mm)开松，与改性的短芳纶纤维共混开松，得到混合纤维，石墨纤维为0.5份。
实施例11：
将黄麻纤维(长度为3mm)以浓度1％的硅烷偶联剂KH-550乙醇溶液浸泡，除去溶剂后105℃烘干，开松，得到改性的短纤维。将石墨纤维(长度为3mm)开松，与改性的黄麻纤维共混开松，得到混合纤维，石墨纤维为1.75份。
实施例12～13：
将实施例10所得混合纤维替换实施例1、2中短芳纶纤维，其他物料种类与比例不变，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例14～18：
将实施例11所得混合纤维替换实施例3、4、5、6、7中黄麻纤维，其他物料种类与比例不变，以犁耙式混料机混合均匀，得到混合填料。
实施例19：
分别将实施例1～7和实施例12～18中所得的混合填料与浸渍胶液的增强长纤维进行包覆成型，即得到复合纤维。将所得复合纤维进行编制成型后，模压成型得到静环材料预制件，固化压力为10MPa,固化温度165℃。然后根据具体要求进行机加工得到静环成品。所得样品性能如表1。
表1产品性能测试
其中样品1～7分别对应实施例1～7所得样品，样品8～14分别对应实施例12～18所述混合纤维替代后所得样品。
实施例20：
分别将实施例1～7和实施例12～18中所得的混合填料与浸渍胶液的增强长纤维进行包覆成型，即得到复合纤维。将所得复合纤维进行编制成型后，模压成型得到静环材料预制件，固化压力为20MPa,固化温度155℃。然后根据具体要求进行机加工得到静环成品。所得样品性能如表2。
表2产品性能测试
其中样品1～7分别对应实施例1～7所得样品，样品8～14分别对应实施例12～18所述混合纤维替代后所得样品。
从以上实验数据可以看出，本发明提供的静环材料具有良好的力学性能和润滑性能，其压缩强度＞120MPa，弯曲强度＞60MPa，冲击强度＞32kJ/m2，硬度＜75(Rockwell，RHM)。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，本技术领域的普通技术人员可依据本发明适当改进工艺参数来实现本发明，但所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说都是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。

Claims (9)

1.一种船舶艉轴密封润滑用静环材料，其特征在于，由增强长纤维和包裹在增强长纤维上的混合填料制成，所述混合填料，按照重量份数计，包括如下组分：
改性的无机填料5～25份、改性的短纤维10～25份、酚醛树脂15～25份、聚乙烯蜡1～10份和硬脂酸锌5份；
所述的长纤维为芳纶纤维；
所述增强长纤维按如下方法制备得到：将酚醛树脂溶解于乙醇溶剂中，加入硅烷偶联剂后混合均匀，得到混合溶液，将长纤维浸泡于混合溶液中，烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维；
所述改性的无机填料按如下方法制备得到：将无机填料以钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后烘干，以高速分散机分散均匀得到改性的无机填料；所述的无机填料选自滑石粉或白云石粉中的一种或两种；
所述改性的短纤维按如下方法制备得到：将短纤维以硅烷偶联剂乙醇溶液浸泡，烘干后再进行开松得到改性的短纤维；所述的短纤维选自短芳纶纤维或黄麻纤维中的一种或两种；
所述长纤维的长度为400～800d；所述短芳纶纤维的长度为1～5mm，所述黄麻纤维的长度为1～3mm。
2.根据权利要求1所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料，其特征在于，所述酚醛树脂为PF6290A，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550，所述钛酸酯偶联剂为LD-144。
3.根据权利要求1所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料，其特征在于，所述混合填料还包括石墨纤维、石墨微粉、气相二氧化硅中的至少一种，所述石墨纤维为0.5～1.75份，所述石墨微粉为4～7份，所述气相二氧化硅为1～10份。
4.根据权利要求1所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料，其特征在于，增强长纤维制备方法中所述酚醛树脂在乙醇溶剂中的固含量为30％～50％，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％；改性的无机填料制备方法中所述钛酸酯偶联剂在乙醇中的浓度为1％；改性的短纤维制备方法中所述硅烷偶联剂在乙醇中的浓度为1％。
5.根据权利要求1所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)长纤维的处理：将酚醛树脂溶解于乙醇溶剂中，加入硅烷偶联剂后混合均匀，得到混合溶液，将长纤维浸泡于混合溶液中，烘干，得到浸渍胶液的增强长纤维；
(2)无机填料的改性处理：将无机填料以钛酸酯偶联剂乙醇溶液浸泡，过滤后烘干，以高速分散机分散均匀，得到改性的无机填料；
(3)短纤维的改性处理：将短纤维以硅烷偶联剂乙醇溶液浸泡，烘干后再进行开松，得到改性的短纤维；
(4)物料的混合：将步骤(2)中得到的改性的无机填料、步骤(3)中得到的改性的短纤维与酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌均匀混合，得到混合填料；
(5)将步骤(4)中得到的混合填料包裹在步骤(1)得到的增强长纤维上成为复合纤维，将复合纤维缠绕编织成型后以热压固化成型，得到静环材料。
6.根据权利要求5所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(4)中所述酚醛树脂为PF6290A，步骤(1)、步骤(3)中所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550，步骤(2)中所述钛酸酯偶联剂为LD-144。
7.根据权利要求5所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料的制备方法，其特征在于，还包括在步骤(4)中，将步骤(2)中得到的改性的无机填料、步骤(3)中得到的改性的短纤维、酚醛树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌与石墨纤维、石墨微粉、气相二氧化硅中的至少一种均匀混合，得到混合填料；
所述石墨纤维为0.5～1.75份，所述石墨微粉为4～7份，所述气相二氧化硅为1～10份。
8.根据权利要求5所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中酚醛树脂在乙醇溶剂中的固含量为30％～50％，硅烷偶联剂在混合溶液中的浓度为1％，步骤(2)中钛酸酯偶联剂在乙醇中的浓度为1％，步骤(3)中硅烷偶联剂在乙醇中的浓度为1％。
9.根据权利要求5所述的一种船舶艉轴密封润滑用静环材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述固化成型压力为10～20MPa，固化温度为155～165℃。
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