一种船舶艉轴密封润滑用静环材料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于密封材料
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术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。本专利技术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％。本专利技术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℃。本专利技术的有益效果：本专利技术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，本专利技术使用酚醛树脂，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，本专利技术提供的静环材料具有良好的力学性能和润滑性能，其压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。
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。
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。
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，
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。
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，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％。
6.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，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛利，王昊宇，张齐贤，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22