CN106519461B - 水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法与应用，属于高分子复合材料技术领域。解决了如何提供一种适合于高温水环境使用的水润滑轴承橡胶用复合材料及其制备方法与应用的技术问题。本发明的复合材料，由100重量份乙丙橡胶，10～50重量份的超高分子量聚乙烯，10～40重量份的自润滑剂，0.5～5重量份的氧化锌，0.1～1重量份的硬脂酸，0.1～3重量份的交联剂和0.2～3重量份的抗氧剂，通过将各组分在密炼机中于120℃～140℃，密炼混合均匀后，于140～190℃，模压成型获得。本发明的复合材料具备良好的耐高温水性能、自润滑性能和耐磨性能，能够适用于冷凝泵等高温运行环境所用轴承的使用。

Description

水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法与应用，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其在运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。常用的轴承有滑动轴承、滚动轴承和关节轴承。其中，滑动轴承又主要有水润滑轴承和油润滑轴承。水润滑轴承采用水作为润滑剂，与油润滑轴承相比较具有绿色环保、能耗低等性能优势，被广泛应用于船舶、水泵、水轮机等领域。橡胶具有优异的减震、降噪、耐泥沙性能，常被作为水润滑轴承使用。其中，由于丁腈类橡胶耐油、耐水、耐高温性能优良，因此，被广泛用作水润滑轴承的基体材料。例如，中国专利一种水润滑橡胶轴承的制备方法(公开号103467795A)，采用丁腈橡胶作为基体材料通过优化配方得到了在海水环境下具有低磨损率的材料。但是，由于丁腈橡胶的极性较大，这类橡胶轴承只能在低于50℃水的环境中长期工作，在高温水环境下特别容易发生老化降解，导致轴承失效，而对于热电厂的冷凝泵等设备，运行环境水温接近100℃，这类橡胶轴承已满足不了这一需求。
发明内容
本发明的目的是如何提供一种适合于高温水环境使用的水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法与应用。
本发明实现上述目的采用的技术方案如下。
水润滑轴承用橡胶复合材料，组成及重量份为：
优选的是，所述超高分子量聚乙烯的数均分子量为300万～800万。
优选的是，所述自润滑剂为石墨和/或二硫化钼。
优选的是，所述交联剂为1,4-双-(2-叔丁基过氧化异丙基)苯或过氧化二异丙苯。
优选的是，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2-巯基苯并咪唑、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物中的一种或多种按任意比例的混合。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料的制备方法，是按重量份称取各组分，将各组分在密炼机中于120℃～140℃，密炼混合均匀后，然后于140～190℃，模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合材料。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料在制备水润滑轴承中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的水润滑轴承用橡胶复合材料，通过采用乙丙橡胶为基体橡胶材料，利用乙丙橡胶和超高分子量聚乙烯的良好相容性，以及各组分协同作用，获得了良好的耐高温水性能、自润滑性能和耐磨性能，经实验检测，本发明的复合材料在载荷：66N，转速：1100rpm，时间：96h，润滑介质：水，温度：90±2℃的条件下，摩擦系数为0.013～0.018，磨耗量仅为1.2～2.8mg，表面无破损，能够适用于冷凝泵等高温运行环境所用轴承的使用；
本发明的水润滑轴承用橡胶复合材料制备方法，简单易操作，且采用超高分子量聚乙烯和自润滑剂的总量低于乙丙橡胶的量，保证密炼过程中各组分能够结合到一起，实现成型。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明专利要求的限制。
实施例1
水润滑轴承用橡胶复合材料，按重量份计，由乙丙橡胶100份、超高分子量聚乙烯30份(数均分子量300万)、石墨10份、二硫化钼10份、氧化锌1.5份、硬脂酸0.3份、过氧化二异丙苯1份、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯0.1份和2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物0.1份组成。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料的制备：将上述组分在密炼机中于120℃混合均匀，然后将混合物置于模具中，于140℃模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合材料。
实施例2
水润滑轴承用橡胶复合材料，按重量份计，由乙丙橡胶100份、超高分子量聚乙烯10份(数均分子量500万)、石墨40份、氧化锌1.0份、硬脂酸0.3份、1,4-双-(2-叔丁基过氧化异丙基)苯0.1份、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯0.2份、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷0.3份和2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物0.2份组成。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料的制备：将上述组分在密炼机中于140℃混合均匀，然后将混合物置于模具中，于190℃模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合材料。
实施例3
水润滑轴承用橡胶复合材料，按重量份计，由乙丙橡胶100份、超高分子量聚乙烯50份(数均分子量是800万)、二硫化钼10份、氧化锌5份、硬脂酸1份、1,4-双-(2-叔丁基过氧化异丙基)苯3份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1份、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷1份和2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物1份组成。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料的制备：将上述组分在密炼机中于130℃混合均匀，然后将混合物置于模具中，于180℃模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合材料。
实施例4
水润滑轴承用橡胶复合材料，按重量份计，由乙丙橡胶100份、超高分子量聚乙烯30份(数均分子量800万)、二硫化钼10份、石墨20份、氧化锌3份、硬脂酸0.5份、过氧化二异丙苯2份、2-巯基苯并咪唑0.2份、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷0.2份和2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物0.5份组成。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料的制备：将上述组分在密炼机中于140℃混合均匀，然后将混合物置于模具中，于190℃模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合材料。
实施例5
水润滑轴承用橡胶复合材料，按重量份计，由乙丙橡胶100份、超高分子量聚乙烯40份(数均分子量500万)、二硫化钼15份、石墨15份、氧化锌2份、硬脂酸0.5份、过氧化二异丙苯2份、2-巯基苯并咪唑0.2份、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷0.2份和2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物0.5份组成。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料的制备：将上述组分在密炼机中于120℃混合均匀，然后将混合物置于模具中，于170℃模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合材料。
对比例1
由丁腈橡胶100份、超高分子量聚乙烯40份(数均分子量500万)、二硫化钼15份、石墨15份、氧化锌2份、硬脂酸0.5份、过氧化二异丙苯2份、2-巯基苯并咪唑0.2份、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷0.2份和2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物0.5份组成。
上述水润滑轴承用橡胶复合材料的制备：将上述组分在密炼机中于120℃混合均匀，然后将混合物置于模具中，于160℃模压成型，即得到对比试样。
对实施例1～5的水润滑轴承用橡胶复合材料和对比例1得到的对比试样的摩擦性能进行检测。检测设备：MRH-3A型高速环块摩擦试验机。测试条件：载荷：66N，转速：1100rpm，时间：96h，润滑介质：水，温度：90±2℃，以摩擦前后的重量差作为磨耗量。结果如表1所示。
表1实施例1～5的水润滑轴承用橡胶复合材料和对比例的对比试样摩擦性能测试结果
从表1可以看出，本发明的水润滑轴承用橡胶复合材料的高温耐摩擦性能明显优于丁腈橡胶类水润滑轴承用橡胶复合材料。

Claims (7)

1.水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征在于，组成及重量份为：
2.根据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的数均分子量为300万～800万。
3.根据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征在于，所述自润滑剂为石墨和/或二硫化钼。
4.根据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征在于，所述交联剂为1,4-双-(2-叔丁基过氧化异丙基)苯或过氧化二异丙苯。
5.根据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2-巯基苯并咪唑、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物中的一种或多种按任意比例的混合。
6.权利要求1～5任何一项所述的水润滑轴承用橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，按重量份称取各组分，将各组分在密炼机中于120℃～140℃，密炼混合均匀后，然后于140～190℃，模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合材料。
7.权利要求1～5任何一项所述的水润滑轴承用橡胶复合材料在制备水润滑轴承中的应用。
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