一种水润滑轴承用复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水润滑轴承用复合材料，属于高分子复合材料技术领域。其技术方案为：它包括以下重量份数的原料：橡胶100份、活性剂2‑12份、防老剂0.5‑2份、炭黑20‑70份、硫化剂0.5‑2份、促进剂0.5‑1.5份、玄武岩纤维1‑50份，以上原料按照专门的制备方法制备。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术的复合材料在水润滑条件下具有适用温度宽，耐磨性优良，磨损率低，使用寿命长的优点，本发明专利技术采用耐热性良好，耐磨性优良的丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶为基体材料，通过加入玄武岩纤维，使用专门的制备方法，提升了橡胶的耐磨性，尤其是在高温下的水环境中的耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种水润滑轴承用复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子复合材料
，尤其涉及一种水润滑轴承用复合材料。
技术介绍
轴承（bearing）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，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。轴承可以分为滑动轴承和滚动轴承，其中滑动轴承是指在滑动摩擦下工作的轴承。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑剂分开而不发生直接接触，可以大大降低磨损。水润滑轴承是以水作为润滑剂，与传统的油润滑轴承相比，具有环保，低能耗等优点，广泛应用在水轮机、船用泵、污水泵、石油化工等领域。丁腈橡胶不仅可以减振降噪，使用温度较宽，并且耐水耐油性优异，已经作为水润滑轴承材料广泛使用。例如重庆大学、青岛理工大学等均以丁腈橡胶为基体制备水润滑轴承用材料，又如中国专利技术专利201310429927.2公开了一种以丁腈橡胶为基体，加入润滑剂、补强剂等得到水润滑轴承用材料的方法。但是，丁腈橡胶极性较高，在50oC以上的水环境中会发生较为严重的老化降解，使其耐磨性严重降低，不能长期使用。因而不适用于诸如热电厂冷凝泵等设备。因此，丁腈橡胶作为水润滑轴承用材料，需要进一步提高其水润滑条件下的耐磨性，并拓宽适用的温度范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水润滑条件下耐磨性能好，尤其是高温水环境中磨损率低的橡胶/玄武岩纤维复合材料及其制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种水润滑轴承用复合材料，包括以下重量份数的原料：橡胶100份、活性剂2-12份、防老剂0.5-2份、炭黑20-70份、硫化剂0.5-2份、促进剂0.5-1.5份、玄武岩纤维1-50份；优选地，所述复合材料包括以下重量份数的原料：橡胶100份、活性剂6份、防老剂1.2份、炭黑50份、硫化剂1.5份、促进剂1.0份、玄武岩纤维12份；还可以优选地，所述复合材料包括以下重量份数的原料：橡胶100份、活性剂8份、防老剂2份、炭黑70份、硫化剂2份、促进剂1.5份、玄武岩纤维20份；又可以优选地，所述复合材料包括以下重量份数的原料：橡胶100份、活性剂4份、防老剂0.5份、炭黑20份、硫化剂1份、促进剂0.8份、玄武岩纤维30份。优选地，所述活性剂包括氧化锌1.5-8份和硬脂酸0.5-4份。优选地，所述橡胶为丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶中的一种或多种按任意比例的混合。所述玄武岩纤维长度为2-5mm，长径比为(100-400):1；优选地，所述玄武岩纤维长度为3mm，长径比为250:1；或，所述玄武岩纤维长度为4mm，长径比为360:1为了更好的实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种如上述的水润滑轴承用耐磨橡胶/纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、将橡胶、活性剂、炭黑、防老剂在密炼机中于80-120oC下混炼6-10min，得到初级产品。步骤二、将促进剂、硫化剂、玄武岩纤维加入到上述初级产品中，在开炼机中于25-60oC下混炼8-12min，混炼均匀后得到半成品。步骤三、将步骤二所述半成品置于模具中，玄武岩纤维沿任意方向取向或无规取向硫化，硫化温度为130-170oC，压力为6-14MPa，硫化时间为10-18min，得到水润滑轴承用复合材料。其中，所述步骤一的混炼采用的设备为密闭式混炼机，所述步骤二的混炼采用的设备为开放式炼胶机，所述步骤三的硫化采用的设备为平板硫化机。优选地，步骤一混炼的温度和时间为90oC×8min；步骤二混炼的温度和时间为40oC×10min；步骤三玄武岩纤维硫化时沿平行于摩擦方向取向，硫化条件为155oC×14min，压力为10MPa。玄武岩纤维可直接使用或预先进行表面处理（包括但不限于酸/碱刻蚀，偶联剂处理等）。玄武岩纤维是一种天然无机高性能纤维，综合性能优异，尤其是强度高，耐高温性能优异，耐磨性好，耐化学腐蚀性能好，绿色环保，性价比高。将玄武岩纤维加入橡胶基体中，不但能大大提升橡胶的耐磨性，尤为重要的是能够大大降低其在高温条件下的磨损率。本专利技术的有益效果为：本专利技术的复合材料在水润滑条件下具有适用温度宽，耐磨性优良，磨损率低，使用寿命长的优点，本专利技术采用耐热性良好，耐磨性优良的丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶为基体材料，通过加入玄武岩纤维，使用专门的制备方法，提升了橡胶的耐磨性，尤其是在高温下的水环境中的耐磨性。附图说明图1为本专利技术实验例中未加入玄武岩纤维组在30oC水环境中耐磨测试后的样品的扫描电镜照片。图2为本专利技术实验例中未加入玄武岩纤维组在70oC水环境中耐磨测试后的样品的扫描电镜照片。图3为本专利技术实验例中加入12份平行取向BF组在30oC水环境中耐磨测试后的样品的扫描电镜照片。图4为本专利技术实验例中加入12份平行取向BF组在70oC水环境中耐磨测试后的样品的扫描电镜照片。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施例和实验例，对本方案进行阐述。但以下实施例不用于限制本专利技术，本专利技术也不局限于以下实施例的范围。实施例1配方组分本专利技术实施例提供了一种水润滑轴承用复合材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶100份，炭黑N55050份，氧化锌5份，硬脂酸1份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.2份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.0份，不溶性硫黄1.5份，玄武岩纤维3份。其中，玄武岩纤维长度为3mm，长径比为250:1。实施例2配方组分本专利技术实施例提供了一种水润滑轴承用复合材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶100份，炭黑N55050份，氧化锌5份，硬脂酸1份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.2份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.0份，不溶性硫黄1.5份，玄武岩纤维12份。其中，玄武岩纤维长度为4mm，长径比为360:1实施例3配方组分本专利技术实施例提供了一种水润滑轴承用复合材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶100份，炭黑N55050份，氧化锌5份，硬脂酸1份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.2份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.0份，不溶性硫黄1.5份，玄武岩纤维20份。其中，玄武岩纤维长度为3mm，长径比为300:1。实施例4配方组分本专利技术实施例提供了一种水润滑轴承用复合材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶100份，炭黑N55050份，氧化锌5份，硬脂酸1份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.2份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.0份，不溶性硫黄1.5份，玄武岩纤维30份。其中，玄武岩纤维长度为2mm，长径比为100:1实施例5配方组分本专利技术实施例提供了一种水润滑轴承用复合材料，包括以下重量份数的原料：氢化丁腈橡胶100份，炭黑N55050份，氧化锌5份，硬脂酸1份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.2份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.0份，不溶性硫黄1.5份，玄武岩纤维50份。其中，玄武岩纤维长度为5mm，长径比为400:1实施例6配方组分本专利技术实施例提供了一种水润滑轴承用复合材料，包括以下重量份数的原料：羧基丁腈橡胶100份，炭黑N55050份，氧化锌5份，硬脂酸1份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.2份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水润滑轴承用复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：橡胶100份、活性剂2‑12份、防老剂0.5‑2份、炭黑20‑70份、硫化剂0.5‑2份、促进剂0.5‑1.5份、玄武岩纤维1‑50份。

【技术特征摘要】
1.一种水润滑轴承用复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：橡胶100份、活性剂2-12份、防老剂0.5-2份、炭黑20-70份、硫化剂0.5-2份、促进剂0.5-1.5份、玄武岩纤维1-50份。2.根据权利要求1所述的水润滑轴承用复合材料，其特征在于，所述活性剂包括氧化锌1.5-8份和硬脂酸0.5-4份。3.根据权利要求1所述的水润滑轴承用复合材料，其特征在于，所述橡胶为丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶中的一种或多种按任意比例的混合。4.根据权利要求1所述的水润滑轴承用复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维长度为2-5mm，长径比为(100-400):1。5.一种如权利要求1-4任一项所述的水润滑轴承用复合材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，李英哲，崔建峰，赵树高，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37