一种舰船用石墨水润滑轴承及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种舰船用石墨水润滑轴承及其制备方法。该方法包括以下步骤：预处理：将高分子前驱体和催化剂加入反应釜中，反应后，得到超高分子热固性树脂溶液；改性：在超高分子热固性树脂溶液中加入固体润滑剂和碱，搅拌后，得到改性的超高分子热固性树脂溶液；上胶：将超高分子热固性树脂溶液浸渍于框架材料上，得到半固化高分子纳米复合材料片；压制：将半固化高分子纳米复合材料片置入压机上压制，得到舰船用石墨水润滑轴承。与现有技术相比，本发明专利技术具有等具有较强机械性能及尺寸的稳定性的同时，可保证在极限工况下具备较低的摩擦系数及体积磨损量优点。数及体积磨损量优点。数及体积磨损量优点。

【技术实现步骤摘要】
一种舰船用石墨水润滑轴承及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种舰船用石墨水润滑轴承及其制备方法。

技术介绍

[0002]船艉轴承是船舶推进系统轴系的重要设备之一，不仅用于承受尾轴、螺旋桨轴、螺旋桨及其附件的重力载荷，还需要承受因轴系运行期间及因水下攻击武器爆炸产生的动态及瞬态冲击载荷，其性能优劣对舰船的技术性能和使用性能具有重要影响。尾轴承的润滑技术主要有水润滑和油润滑两种，当前军用舰船均使用水润滑艉轴承，以由水润滑代替油润滑不仅能够舰船在海洋航行期间的隐蔽性，更能够保障海洋环境不受滑油泄漏的污染，是国内外在船舶动力系统领域研究的重要方向。同时，由于水的来源相对稳定，节能环保，是最具有发展潜力的工作介质。
[0003]水润滑技术与油润滑技术相比，具有以下优点：1、提高了冷却效果；2、简化了艉轴承润滑系统；3、避免滑油泄露导致舰船隐蔽性下降的问题；4、具有环保性；5、节省经费。优质水润滑轴承不仅需要具备良好的承载与摩擦性能指标，还需要具备匹配不同海域水温、海水中不同杂质及硬颗粒、瞬态及动态抗冲击等环境指标能力。为此，水润滑轴承材料的水胀系数、湿摩擦系数、热膨胀系数等指标是评价水润滑轴承材料优劣的重要考核判据。
[0004]目前，现有水润滑轴承按照使用大致可分为铁梨木轴承、夹布胶木轴承、胶合层板轴承、橡胶轴承以及硬质高分子复合材料轴承等。其中，申请人认为，硬质高分子复合材料轴承相较与其他类型轴承材料，由于其低水胀和热胀性的特点，因此在不用同温度的海洋环境中，其尺寸具有较强的稳定性，确保轴承与轴间隙相对稳定，可延长轴承使用寿命。在极限工况下，由于其具有良好的自润滑性能和抗磨损性能，能够确保在短暂缺水的情况下仍具备较低的摩擦系数，大大降低了轴承损坏的可能性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种具有较强机械性能及尺寸的稳定性的同时，可保证在极限工况下具备较低的摩擦系数及体积磨损量的舰船用石墨水润滑轴承及其制备方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种舰船用石墨水润滑轴承的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0008]预处理：将高分子前驱体和催化剂加入反应釜中，反应后，得到超高分子热固性树脂溶液；
[0009]改性：在超高分子热固性树脂溶液中加入固体润滑剂和碱，搅拌后，得到改性的超高分子热固性树脂溶液；
[0010]上胶：将超高分子热固性树脂溶液浸渍于框架材料上，得到半固化高分子纳米复合材料片；
[0011]压制：将半固化高分子纳米复合材料片置入压机上压制，得到舰船用石墨水润滑轴承。
[0012]进一步地，预处理的具体步骤为：
[0013]将苯酚和甲醛按顺序加入投料，加热升温，得到前料1；
[0014]在前料1中缓缓加入催化剂，搅拌、加热、保温，缩聚成前料2。
[0015]对前料2进行抽真空脱水，胶化后形成前料3；
[0016]在前料3中加入溶剂，持续搅拌，冷却后，获得超高分子热固性树脂。
[0017]进一步地，所述苯酚和甲醛的摩尔比为1:(1.49
‑
1.57)，催化剂的质量为苯酚的1/(10
‑
20)，没有特别规定，一般为1/14，所述的催化剂为浓度25
‑
28wt％的氨水。甲醛为浓度36
‑
38wt％，密度约1.1g/cm3左右的溶液。
[0018]进一步地，制备前料1时，所述升温过程为：先将温度控制在50
‑
80℃，再升温至83
‑
85℃时，然后在85
‑
90℃保温，保温30
‑
40分钟开始冷却至40
±
5℃，得到前料1。
[0019]进一步地，制备前料2时，所述加热的温度为60
‑
70℃，保温的时间为40
‑
60min；制备前料3时，抽真空脱水的时间为2
‑
4h，真空度为0.9
‑
1.4MPa；胶化的温度为70
±
5℃，时间为80
‑
120s。
[0020]进一步地，改性的超高分子热固性树脂溶液中，超高分子热固性树脂的固体量为60
‑
80wt％，固体润滑剂的含量为6
‑
8wt％，固体润滑剂与碱的质量比为(15
‑
25):1，没有特别规定，一般为20:1；所述的固体润滑剂为石墨烯粉剂，所述的碱包括氢氧化钠、氢氧化钡、氨水或氧化锌中的1
‑
2种。强碱催化剂有利于增大树脂的羟甲基含量和与水的相溶性。石墨烯的加入，与现有的纯氢氧化钠相比，该氢氧化钠/石墨烯纳米复合材料中纳米氢氧化钠颗粒负载到石墨烯片层上，在吸收空气变成碳酸钠，碳酸钠颗粒由于石墨烯片的连接而成长为大晶粒碳酸钠，一方面可以连接缝隙从而加固，另一方面利用石墨烯优良的机械性质，大幅提高加固的强度。
[0021]进一步地，改性时，所述搅拌的时间为60
‑
120min，搅拌后，在60
‑
80℃下沸腾脱水1
‑
3h。
[0022]进一步地，所述上胶的温度为70
‑
100℃，速度为1.5
‑
3.5m/min，所述的框架材料为网状编织纤维，半固化高分子纳米复合材料片中含胶量为60
‑
75wt％。
[0023]进一步地，所述压制的初始压力为40kg，逐步加压至50
‑
150kg，压制时，在100
‑
120℃下保温100
‑
150min，冷却的时间为1
‑
3h，冷却出料的温度为30
‑
40℃。
[0024]一种如上所述方法制备的舰船用石墨水润滑轴承。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0026](1)本专利技术采用可靠的复合增强聚合物材料来取代油润滑铜合金等材料，水润滑结构是符合国际环保公约的，解决沿海航行中有润滑轴承绕进渔网等障碍物时必然会漏油污染，要立刻停航修理无法违避导致的航行水域污染及高成本罚款的难题，以及滑油泄漏所导致的舰船隐蔽性下降，暴露行踪，对人员、装备造成巨大损失的问题；
[0027](2)本专利技术采用石墨烯融入几种高分子加入添加剂熔合填入纤维经高压下形成铁梨木相似的材料来替代铁梨木，通过对材料一系列的试验优化了材料的布氏硬度，解决了轴承工作表面之间挤入外来坚硬粒子、硬质异物、金属表面的磨屑且接触表面相对移动而造成犁沟状的擦伤及磨损问题；
[0028](3)本专利技术中，在树脂类合成材料中添加一些助剂的同时，严控压制温度及压力确度，通过改善加工工艺解决材料水溶胀增大尺寸影响轴承精度，以及影响轴系正常运转等问题，使得轴承长期在海水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舰船用石墨水润滑轴承的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：预处理：将高分子前驱体和催化剂加入反应釜中，反应后，得到超高分子热固性树脂溶液；改性：在超高分子热固性树脂溶液中加入固体润滑剂和碱，搅拌后，得到改性的超高分子热固性树脂溶液；上胶：将超高分子热固性树脂溶液浸渍于框架材料上，得到半固化高分子纳米复合材料片；压制：将半固化高分子纳米复合材料片置入压机上压制，得到舰船用石墨水润滑轴承。2.根据权利要求1所述的一种舰船用石墨水润滑轴承的制备方法，其特征在于，预处理的具体步骤为：将苯酚和甲醛按顺序加入投料，加热升温，得到前料1；在前料1中缓缓加入催化剂，搅拌、加热、保温，缩聚成前料2。对前料2进行抽真空脱水，胶化后形成前料3；在前料3中加入溶剂，持续搅拌，冷却后，获得超高分子热固性树脂。3.根据权利要求2所述的一种舰船用石墨水润滑轴承的制备方法，其特征在于，所述苯酚和甲醛的摩尔比为1:(1.49
‑
1.57)，催化剂的质量为苯酚的1/(10
‑
20)，所述的催化剂为浓度25
‑
28wt％的氨水。4.根据权利要求2所述的一种舰船用石墨水润滑轴承的制备方法，其特征在于，制备前料1时，所述升温过程为：先将温度控制在50
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80℃，再升温至83
‑
85℃时，然后在85
‑
90℃保温，保温30
‑
40分钟开始冷却至40
±
5℃，得到前料1。5.根据权利要求2所述的一种舰船用石墨水润滑轴承的制备方法，其特征在于，制备前料2时，所述加热的温度为60
‑
70℃，保温的时间为40
‑
60min；制备前料3时，抽真空脱水的时间为2
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：王恺中，李卉，陈汝刚，罗斌，董蕾，范凯，郭兵，郭航，王轶，王志平，
申请(专利权)人：上海海江音翰技术有限公司，
类型：发明
国别省市：