CN106832777B - 一种固体润滑块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体润滑块及其制备方法，该固体润滑块由环氧树脂、环氧稀释剂、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、胺类固化剂、炭黑和填料制备而成。其制备方法如下：1）预混料的制备：将环氧树脂、环氧稀释剂、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和填料混合均匀；2）灌浆成型：加入胺类固化剂，搅拌均匀，倒入硅胶成型模，成型，出模，得到润滑块坯体；3）固化：将润滑块坯体放入烘箱，固化，得到固体润滑块。本发明的固体润滑块摩擦系数低，润滑效果好，经久耐磨，无需密封保存，便于储存和运输，成本低廉，生产工艺简单，不含二硫化钼、铅等稀有及重金属，安全环保，可有效提高机车牵引效率。

Description

一种固体润滑块及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种固体润滑块及其制备方法，属于固体润滑材料领域。
背景技术
铁路运输是一种最有效的陆上交通方式，其运输能力强、运行速度快、运输成本低、能耗低、受自然环境影响小，应用范围十分广。然而，随着内燃机车、电力机车的大量上道和铁路向高速、重载方向发展，曲线钢轨侧面磨损和机车轮缘磨损的问题日益突出。机车在曲线上行使时，导向轮与钢轨除了踏面接触外，往往还存在两点接触，外轮缘与外轨的轨距线相互贴靠，导向轮就在这一点上冲击钢轨，钢轨也在该点产生对车轮的导向力；同时，轮轨接触点上的轮对运行方向与轨距线的切线方向形成一个冲角，轮轨之间导向力和冲击角是曲线钢轨侧面磨损的主要原因。当轮轨之间存在有导向力时，轮缘与钢轨轨头侧面接触点上的压强很大，当压强超过钢轨的屈服应力，接触点顶部就发生塑性变形，若此时轮缘与钢轨轨头侧面之间不存在表面膜，两表面接触点将发生粘着；同时车轮滚动时，轮缘在钢轨轨头侧面产生滑动，使接触点的塑性部分和弹性部分的过渡区间就出现变形，形成了钢轨轨头侧面的磨耗。在轮缘与钢轨轨头侧面之间实施润滑，可以减缓曲线钢轨侧面磨耗，减磨效果取决于附着在钢轨侧面上润滑膜的附着能力、长效性和摩擦系数的大小。
目前，机车轮轨润滑常采用油脂润滑技术，通过油脂喷涂器喷出液态润滑剂来进行轮轨润滑，但普遍存在以下问题：1)需要专门的配套设备，设备安装和维修麻烦，成本高，消耗大；2)润滑的精确度低，长效性差，减磨效果不明显，油路易破损、堵塞；3)易产生油楔作用而加速钢轨剥离掉块和道床污染。
近几年，固体润滑块开始兴起，其中干式润滑块是一种以界面润滑原理取代油脂流体润滑原理的新型高分子复合润滑材料，主要由主成膜物质(合成树脂)、次成膜物质(固体润滑材料)以及相关添加剂组成，其具有很高的抗极压性，且摩擦系数很小，能在摩擦界面间形成干式润滑膜，可以防止金属表面微观凸起穿透润滑膜，隔开摩擦副表面，从而起到减磨作用。
然而，目前的固体润滑块产品还不成熟，存在很多缺陷，例如中国专利CN104401355A公开了一种表面设置有与送料带相吻合的凸台和凹槽的铁路机车轮轨固体润滑棒，其润滑效果好，但制备工艺复杂，造价高，耗时长，难以大面积推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固体润滑块及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种固体润滑块，其由以下质量份的原料制备而成：
环氧树脂：100份；
环氧稀释剂：5～25份；
氮化硅：30～60份；
二硫化钼：30～70份；
聚四氟乙烯：15～50份；
石墨：15～50份；
胺类固化剂：30～60份；
炭黑：20～60份；
填料：50～150份。
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、有机硅改性酚醛环氧树脂中的至少一种。
所述的环氧稀释剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚中的至少一种。
所述的胺类固化剂为改性胺类固化剂、芳香胺固化剂中的至少一种。
所述的改性胺类固化剂为β-羟乙基乙二胺、N-氰乙基二亚乙基三胺、593固化剂、703固化剂中的至少一种。
所述的芳香胺固化剂为间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜中的至少一种。
所述的填料为滑石粉、石英粉、金刚砂中的至少一种。
上述固体润滑的制备方法包括以下步骤：
1)预混料的制备：将环氧树脂加热至80～100℃，恒温搅拌10～30分钟，加入环氧稀释剂、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和填料，混合均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入胺类固化剂，60～80℃混合均匀，倒入硅胶成型模，常温成型2～3小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化4～6小时，取出冷却，得到固体润滑块。
本发明的有益效果是：本发明的固体润滑块摩擦系数低，润滑效果好，经久耐磨，无需密封保存，便于储存和运输，成本低廉，生产工艺简单，不含二硫化钼、铅等稀有及重金属，安全环保，可有效提高机车牵引效率。
具体实施方式
一种固体润滑块，其由以下质量份的原料制备而成：
环氧树脂：100份；
环氧稀释剂：5～25份；
氮化硅：30～60份；
二硫化钼：30～70份；
聚四氟乙烯：15～50份；
石墨：15～50份；
胺类固化剂：30～60份；
炭黑：20～60份；
填料：50～150份。
优选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、有机硅改性酚醛环氧树脂中的至少一种。
优选的，所述的双酚A型环氧树脂为E-51、E-44中的至少一种。
优选的，所述的环氧稀释剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚中的至少一种。
优选的，所述的胺类固化剂为改性胺类固化剂、芳香胺固化剂中的至少一种。
优选的，所述的改性胺类固化剂为β-羟乙基乙二胺、N-氰乙基二亚乙基三胺、593固化剂、703固化剂中的至少一种。
优选的，所述的芳香胺固化剂为间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜中的至少一种。
优选的，所述的填料为滑石粉、石英粉、金刚砂中的至少一种。
上述固体润滑的制备方法包括以下步骤：
1)预混料的制备：将环氧树脂加热至80～100℃，恒温搅拌10～30分钟，加入环氧稀释剂、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和填料，混合均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入胺类固化剂，60～80℃混合均匀，倒入硅胶成型模，常温成型2～3小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化4～6小时，取出冷却，得到固体润滑块。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种固体润滑块，其原料组成如表1所示：
表1一种固体润滑块的原料组成表
原料 质量份
环氧树脂E-51 100
1，4-丁二醇二缩水甘油醚 5
氮化硅 60
二硫化钼 30
聚四氟乙烯 20
石墨 30
β-羟乙基乙二胺 30
炭黑 60
滑石粉 70
金刚砂 80
上述固体润滑块的制备方法如下所示：
1)预混料的制备：将环氧树脂E-51加热至80～100℃，恒温搅拌30分钟，加入1，4-丁二醇二缩水甘油醚、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑、滑石粉和金刚砂，搅拌均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入胺类固化剂β-羟乙基乙二胺，60～80℃搅拌均匀，倒入硅胶成型模，常温成型2小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化5小时，取出冷却，得到固体润滑块。
实施例2：
一种固体润滑块，其原料组成如表2所示：
表2一种固体润滑块的原料组成表
原料 质量份
双酚F型环氧树脂 100
聚丙二醇二缩水甘油醚 10
氮化硅 60
二硫化钼 30
聚四氟乙烯 15
石墨 15
593固化剂 30
炭黑 40
石英粉 120
上述固体润滑块的制备方法如下所示：
1)预混料的制备：将双酚F型环氧树脂加热至80～100℃，恒温搅拌10分钟，加入聚丙二醇二缩水甘油醚、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和石英粉，搅拌均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入593固化剂，60～80℃搅拌均匀，倒入硅胶成型模，常温成型3小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化4小时，取出冷却，得到固体润滑块。
实施例3：
一种固体润滑块，其原料组成如表3所示：
表3一种固体润滑块的原料组成表
Figure BDA0001223498050000051
Figure BDA0001223498050000061
上述固体润滑块的制备方法如下所示：
1)预混料的制备：将环氧树脂E-44加热至80～100℃，恒温搅拌20分钟，加入乙二醇二缩水甘油醚、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和滑石粉，搅拌均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入N-氰乙基二亚乙基三胺，60～80℃搅拌均匀，倒入硅胶成型模，常温成型2.5小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化5小时，取出冷却，得到固体润滑块。
实施例4：
一种固体润滑块，其原料组成如表4所示：
表4一种固体润滑块的原料组成表
原料 质量份
有机硅改性酚醛环氧树脂 100
1，6-己二醇二缩水甘油醚 20
氮化硅 30
二硫化钼 50
聚四氟乙烯 50
石墨 40
间苯二胺 60
炭黑 20
金刚砂 50
上述固体润滑块的制备方法如下所示：
1)预混料的制备：将有机硅改性酚醛环氧树脂加热至80～100℃，恒温搅拌15分钟，加入1，6-己二醇二缩水甘油醚、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和金刚砂，搅拌均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入间苯二胺，60～80℃搅拌均匀，倒入硅胶成型模，常温成型2小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化6小时，取出冷却，得到固体润滑块。
实施例5：
一种固体润滑块，其原料组成如表5所示：
表5一种固体润滑块的原料组成表
原料 质量份
有机硅改性酚醛环氧树脂 100
邻甲苯基缩水甘油醚 25
氮化硅 50
二硫化钼 40
聚四氟乙烯 40
石墨 50
二氨基二苯基甲烷 50
炭黑 20
金刚砂 80
上述固体润滑块的制备方法如下所示：
1)预混料的制备：将有机硅改性酚醛环氧树脂加热至80～100℃，恒温搅拌25分钟，加入邻甲苯基缩水甘油醚、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和金刚砂，搅拌均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入二氨基二苯基甲烷，60～80℃搅拌均匀，倒入硅胶成型模，常温成型2小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化4小时，取出冷却，得到固体润滑块。
测试例：
对实施例1～5制备的固体润滑块进行性能测试，测试结果如表6所示。
表6实施例1～5的固体润滑块的性能测试结果
性能指标 动摩擦系数 静摩擦系数
实施例1 0.11 0.13
实施例2 0.11 0.14
实施例3 0.12 0.14
实施例4 0.14 0.16
实施例5 0.10 0.12
注：表中的动摩擦系数和静摩擦系数均是在重负荷(3000MPa)、高速度(40m/s)的条件下测定的结果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种固体润滑块，其特征在于：其由以下质量份的原料制备而成：
环氧树脂：100份；
环氧稀释剂：5～25份；
氮化硅：30～60份；
二硫化钼：30～70份；
聚四氟乙烯：15～50份；
石墨：15～50份；
胺类固化剂：30～60份；
炭黑：20～60份；
填料：50～150份；
所述固体润滑的制备方法包括以下步骤：
1)预混料的制备：将环氧树脂加热至80～100℃，恒温搅拌10～30分钟，加入环氧稀释剂、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、炭黑和填料，混合均匀，得到预混料；
2)灌浆成型：在预混料中加入胺类固化剂，60～80℃混合均匀，倒入硅胶成型模，常温成型2～3小时，出模，得到润滑块坯体；
3)固化：将润滑块坯体放入烘箱，70～90℃固化4～6小时，取出冷却，得到固体润滑块。
2.根据权利要求1所述的固体润滑块，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、有机硅改性酚醛环氧树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的固体润滑块，其特征在于：所述的环氧稀释剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的固体润滑块，其特征在于：所述的胺类固化剂为改性胺类固化剂、芳香胺固化剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的固体润滑块，其特征在于：所述的改性胺类固化剂为β-羟乙基乙二胺、N-氰乙基二亚乙基三胺、593固化剂、703固化剂中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的固体润滑块，其特征在于：所述的芳香胺固化剂为间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的固体润滑块，其特征在于：所述的填料为滑石粉、石英粉、金刚砂中的至少一种。
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