轴承材料、轴承和方法技术

在用于滑动轴颈支承(诸如曲柄轴主轴承)的轴承元件中，轴承壳4支撑滑动层或者覆盖层12。所述覆盖层由轴承材料形成，该轴承材料是被烃族功能化的聚酰胺酰亚胺(PAI)塑料聚合物材料。用于制造轴承材料的方法，包括这些步骤：准备聚酰胺酰亚胺聚合物材料；以及当形成的聚合物材料达到预定分子质量时，添加含烃反应物至所述反应混合物以形成轴承材料，轴承材料包括被具有反应功能性的烃族功能化的聚酰胺酰亚胺塑料聚合物材料。用于制造述轴承材料的另一方法涉及混合聚酰胺酰亚胺塑料聚合物与催化剂；以及添加含烃反应物至反应混合物。

Bearing materials, bearings and methods

In a bearing element for a sliding journal support, such as a crankshaft main bearing, the bearing housing 4 supports a sliding layer or a cover layer 12. The covering layer is formed by a bearing material, which is a polyamide imide (PAI) plastic polymer material functionalized by a hydrocarbon group. A method for manufacturing a bearing material includes the steps of preparing a polyamide imide polymer material, and adding a hydrocarbon containing reactant to the reaction mixture to form a bearing material when the formed polymer material reaches a predetermined molecular mass, and the bearing material includes a polyamide imide plastic polymer material which is functionalized by a hydrocarbon group with a reactive function. Another method for manufacturing the bearing material relates to mixing a polyamide imide plastic polymer with a catalyst, and adding a hydrocarbon containing reactant to the reaction mixture.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴承材料、轴承和方法
本专利技术涉及一种轴承材料，用于制造所述轴承材料的方法以及包括所述轴承材料的轴承或者轴承元件。本专利技术尤其涉及一种改进的塑料轴承材料，用来形成普通轴承的运行表面或者滑动表面。实现本专利技术的轴承材料和元件尤其适合于使用在自动化环境中，包括用于支撑可旋转或者可滑动的发动机部件，以及用作其他可旋转或者可滑动部件(诸如止推垫圈以及凸缘轴承组件)，或用作其他可旋转或者可滑动部件的一部分。
技术介绍
轴承元件通常公知为包括钢底、基板层以及滑动层(或者覆盖或者运行层)。这些通常使用在发动机，诸如内燃机中，例如作为连接杆中的曲柄轴和/或凸轮轴支撑轴承以及大端轴承以及小端衬套。它们还可以用作止推垫圈(轴向轴承)。例如，用作内燃机中的曲柄轴颈轴承的普通轴承通常是半柱形并且具有层状构造。该构造典型地包括：背部，其由强背衬材料诸如钢制成，厚度在大约1mm或更大的区域中；第一轴承材料构成的衬套，其粘附至背部并且具有的厚度从大约0.1至0.5mm；以及第二轴承材料层，其粘附至第一轴承材料的表面并且具有的厚度为小于大约40μm。第二轴承材料的表面形成实际运行或者滑动表面，具有共同操作的轴颈表面。例如，当其安装在主支承壳体或者连接杆大端时，背部提供了强度以及对轴承壳变形的阻力。如果第二轴承材料层由于任何原因被磨损，第一轴承材料层可以提供合适的支承运行属性，防止轴颈表面接触强背衬材料。其还结合至背衬，并且支撑以及结合至第二轴承材料。第一轴承材料通常可以是铝基合金或者铜基合金。铜基合金(诸如青铜)典型地使用在高负载轴承中以提供用于第二轴承材料层的额外支撑。与轴颈协作的第二轴承材料层还可以称为覆盖物或者覆盖层。通常，其已经由较软金属层形成，以提供兼容性(轴承适应支承表面和轴颈之间的小的未对准的能力)和嵌入性(防止会在润滑油中传播的碎片或者污垢颗粒刻划或者破坏轴颈表面的能力，通过使这种碎片能够嵌入支承表面中来实现这种防止)。近来，已经使用包括塑料聚合物材料基质的支承覆盖层。例子描述在WO2004/113749以及WO2010/066396中。这种覆盖材料通常基于聚酰胺酰亚胺(PAI)基质，包含各种填充材料，诸如硬质增强颗粒，固体润滑剂材料的软颗粒以及诸如金属颗粒的其他成分。硬质增强颗粒可以包括陶瓷或者金属氧化物颗粒。固体润滑剂可以包括诸如石墨或者二硫化钼的材料。金属颗粒可以包括铝颗粒，诸如铝薄片。已经证明PAI材料能够提供强健以及有效的轴承材料，包括在现代内燃烧发动机的挑战性条件中，其中，停止-启动操作，以降低燃料消耗，要求典型发动机承受极大地增加的数量的停止-启动操作。每次发动机重新开始时，完全流体润滑无法在适当位置，因此轴承(诸如曲柄轴轴承)需要能够承受增加数量的非流体润滑启动操作。已经证明具有合适的填充材料的PAI涂覆的轴承能够提供良好的性能，包括兼容性和嵌入性，但是，本专利技术的申请人已经发现，其能够有利地改善PAI轴承材料的性能以及包括这些材料的轴承的性能。
技术实现思路
正如随附的独立权利要求限定的，本专利技术提供了一种轴承材料，轴承元件以及用于制造轴承材料的方法，现在参考此方法。在从属权利要求中陈述了本专利技术的一些优选或者有利特征。在第一方案中，提供了轴承材料，其包括被烃族功能化的聚酰胺酰亚胺(PAI)塑料聚合物材料。烃族可以是通过具有合适反应功能性的含烃反应物(诸如烃族)和PAI材料之间的反应所获得的残体或如此形成的功能团。聚酰胺酰亚胺聚合物可以包括可选胺以及酐元素(诸如酸酐元素)构成的链或者网。聚合物链的胺元素得自于呈一个或多个二胺形式的单体，而酰亚胺元素或者族来自于酐元素与二胺的反应。轴承材料中的PAI聚合物链被烃族功能化，可以有利地仅包括有机元素。也即，PAI材料可以有利地被烃族功能化，烃族包括碳、氢以及从列表中选择的一个或多个元素：氧、氮、硫、磷、氟、氯、溴以及碘。在优选实施例中，烃族可以仅包括氢和碳，或者它们可以额外地包括氮和/或氧。烃族可以包括烃基，烃基在结构上等同于烃，一个氢原子从烃基移除。烃基可以可替换地称为烃链、烃基官能团或者烃官能团。可替换地，烃族可以是烃链，一个或多个来自以下列表的反应功能团附接至烃链：羧酸官能团、胺官能团、环氧化物官能团、醇、乙醚、乙醛、酮、氨基化合物、酯和酸性卤化物官能团。烃族可以由附接至一个或多个有机官能团的烃链形成。烃族可以是由PAI材料与含烃反应物的反应所形成的残体，含烃反应物选自一个或多个：脂肪酸、脂肪胺和环氧化物。例如，附接至PAI分子的烃族可以是烃链或者烃基链，经由羟基、胺基、酰亚胺基团、氨基、酯基或醚基而链接至PAI分子。功能化PAI材料的烃族优选不包含硅。烃族在沿着聚合物链长的一个或多个位置共价结合至PAI聚合物材料本身。专利技术人的实验已经证明，该烃类改性PAI材料可以有利地提供轴承材料，经证明，这种轴承材料相比于常规PAI材料具有增加的浸润性(亲和油)。也即，烃类改性PAI材料可以对典型地用以润滑车辆轴承的烃油呈现改进的润湿性。因而，改性PAI可以有利地比常规PAI轴承材料更好地保留发动机油在轴承表面上，导致尤其在停止-启动应用中增加的轴承润滑以及改进的轴承材料磨损特性。经润滑的PAI支承表面的低摩擦特性或者润滑对于轴承的使用寿命尤其重要。在专利技术人的实验中，钢轴颈在涂覆有不同的轴承材料的柱形测试轴承内旋转，专利技术人的实验已经表明，实施本专利技术的轴承材料可以有利地示出超越常规PAI轴承材料的改进的摩擦特性。在这种测试中，专利技术人比较在PAI基质中包含常规填充材料的常规PAI轴承支承与实施本专利技术的轴承主体，在实施本专利技术的轴承主体中相同填充材料并入烃类改性PAI基质。专利技术人已经发现，烃改性PAI轴承材料可以引起油在涂覆PAI的支承表面上有利地改进的润湿性，具有的潜在效应是，当轴承静止时在运行期间以及运行操作期间更多油保留在轴承上。本专利技术的材料可以有利地呈现低摩擦，以及在启动之后以更低速度更快建立流体润滑。因而，本专利技术的改性PAI轴承材料呈现有利地改进的油润湿性，以及较高期望的低摩擦特性。烃族可以包含饱和以及不饱和烃基链。也即，烃族可以包含：烷基，其仅包含单个碳-碳键；烯基取代基，其包含碳原子之间的一个或多个双键；或者炔基，其包含碳原子之间的一个或多个三键。优选地，烃族可以包括或者由脂肪链组成。在烃类改性PAI材料中优选多于70％或者80％或者90％的烃族是脂肪族烃族。烃族可以包括支链烃族和/或无支链烃。在优选实施例中，多于70％或者80％或者90％的烃族是无支链烃族。烃族优选平均链长为至少6或者8或者12碳原子，和/或小于21或者18或者14碳原子。烃族的平均链长可以为碳原子在6至21之间，或者8至18之间，或者12至14之间。一般认为，具有链长大于21个碳原子的官能团可以引起聚合物链周围的空间位阻，因而有害于聚合物固化。具有8至14个碳原子的平均链长的烃族可以有利地增加聚合物材料的浸润性，而不极度有害于聚合物固化和在固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴承材料，包括被烃族功能化的聚酰胺酰亚胺塑料聚合物材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170428 GB 1706834.71.一种轴承材料，包括被烃族功能化的聚酰胺酰亚胺塑料聚合物材料。


2.根据权利要求1所述的轴承材料，其中，超过90％的烃族是脂肪族烃族。


3.根据权利要求1或2所述的轴承材料，其中，超过90％的烃族是无分支烃族。


4.根据权利要求1、2或3所述的轴承材料，其中，所述烃族的平均链长为碳原子在6至21之间，或者8至18之间，或者12至14之间。


5.根据前述权利要求中任一项所述的轴承材料，其中，具有反应功能性的烃族与所述聚合物材料的每个分子中的重复单元的摩尔比值在0.2至0.02之间，优选0.1至0.05之间。


6.一种轴承元件，其中，支承表面层包括根据前述权利要求中任一项所述的轴承材料。


7.根据权利要求6所述的轴承元件，其中，所述支承表面层包括位于所述轴承材料的基质内的一个或多个其他材料的颗粒。


8.一种用于制造轴承材料的方法，包括这些步骤：
准备聚酰胺酰亚胺聚合物材料；以及
当得到的聚合物材料达到预定分子质量时，添加含烃反应物至反应混合物以形成轴承材料，所述轴承材料包括被烃族功能化的聚酰胺酰亚胺塑料聚合物材料。


9.根据权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·莱瑟姆，凯勒茵夫·麦克韦恩，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，马勒发动机系统英国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE