一種水潤滑橡膠軸承的制備方法
【專利摘要】一種水潤滑橡膠軸承，以丁腈橡膠（NBR）為基體，填加補強劑、硫化劑、促進劑、潤滑劑、防老劑、功能劑等，經(jīng)混煉、模壓硫化成型制備。通過船用橡膠軸承摩擦試驗機測試表明，該橡膠軸承在海水中也具有很低的摩擦系數(shù)和磨損量，顯示出良好的耐摩擦、耐磨耗、耐海水腐蝕等性能，可廣泛應用于深海潛水器、水下機器人、海底石油鉆探以及船舶運輸、礦山開采、水利灌溉、國防裝備等領域。
【專利說明】一種水潤滑橡膠軸承的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于橡膠軸承【技術領域】，具體涉及采用丁腈橡膠(NBR)制備的水潤滑橡膠軸承。
【背景技術】
[0002]目前世界上約有1/3的能源消耗在不同形式的摩擦上，其中滑動軸承的消耗約占1/10。長期以來，船舶推進系統(tǒng)中的軸承摩擦副，多以金屬構件組成，礦物油作為潤滑介質(zhì)，這樣不僅消耗了大量礦物油和貴重有色金屬等戰(zhàn)略資源，為了防止油泄漏，需要進行配備復雜的密封裝置和設備，使得整個傳動系統(tǒng)的結(jié)構十分復雜，而且機械傳動過程中產(chǎn)生的摩擦、磨損、振動、噪聲、可靠性差和壽命較短等問題得不到很好的解決，特別是不可避免地存在油泄漏而污染環(huán)境的問題。
[0003] 水具有無污染、來源廣泛、節(jié)省能源、安全、難燃等特點，是最具有發(fā)展?jié)摿Φ臐櫥橘|(zhì)。而橡膠具有良好的耐摩擦、抗磨粒磨損、抗疲勞磨損、高減振、易加工和重量輕等特點。如果將水與橡膠的優(yōu)點結(jié)合，制備水潤滑橡膠軸承，可以解決傳統(tǒng)軸承使用過程中存在的許多問題，滿足經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好的要求。
[0004]目前，許多聚合物已作為水潤滑下的摩擦材料使用，然而，海水區(qū)別于淡水下，海水具有一定的腐蝕性，制備具有耐海水腐蝕的水潤滑橡膠軸承被認為是海洋開發(fā)的一項關鍵技術，它們既要具有優(yōu)異的耐磨能力，而且還必須具有優(yōu)異的耐腐蝕能力，可廣泛應用于深海潛水器、水下機器人、海底石油鉆探以及船舶運輸、礦山開采、水利灌溉、國防裝備等領域。
[0005]水潤滑橡膠軸承使用的橡膠主要為NBR，如重慶大學開發(fā)的BTG水潤滑橡膠軸承，以NBR為基體，加入各種填充劑等制備的一類水潤滑動密封橡膠合金軸承，中國發(fā)明專利，200510057204.X，水潤滑動密封橡膠合金軸承；200810070089.3，水潤滑橡膠合金軸承，這些專利提供了結(jié)構示意圖和設計參數(shù)，表明具有優(yōu)良的性能和應用前景，但缺少海水環(huán)境下的相關性能數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明采用NBR為基體，填加補強劑、硫化劑、促進劑、潤滑劑、防老劑等，經(jīng)混煉、硫化成型制備水潤滑橡膠軸承，特別測試了其在淡水和海水環(huán)境下的摩擦和磨損性能，目的是為水潤滑橡膠軸承的制備和應用提供理論和實驗依據(jù)。
[0007]本發(fā)明的技術目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]一種水潤滑橡膠軸承的制備方法，將以下組成和質(zhì)量份數(shù)的組份經(jīng)混煉、模壓、硫化成型制得，
[0009]
橡膠100
硫磺0.5~5[0010]
氧化鋅2~IO
促進劑0.5~4
防老劑0.5~4
硬脂酸1~2
潤滑劑1~30
炭思40~90
功能劑5~100
[0011]所述模壓的壓力為5~150MPa、所述硫化的溫度為110~190°C、時間為15_120mino
[0012]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述組成和質(zhì)量份數(shù)的組份為:
[0013]
橡膠100
硫磺0.5~3
氧化鋅2~5
促進劑0.5~3
防老劑0.5~3
硬脂酸I~2
潤滑劑I~15
炭黑40~90
功能劑IO~30 ?
[0014]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述模壓的壓力為10~30MPa、所述硫化的溫度為140 ~160°C、時間為 20 ~40min。
[0015]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述橡膠為NBR，通常NBR中丙烯腈基團(CN)的含量為15~50%，均可適用于本發(fā)明，本發(fā)明優(yōu)選為CN含量為25~40%的NBR，更優(yōu)選為CN含量為25~30%的NBR。
[0016]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述促進劑選自N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ),N, N- 二環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(DZ)、2- (4-嗎啉基硫醇基)苯并噻唑(NOBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)、2-硫醇基苯并噻唑(M)、二硫化二苯并噻唑(DM)、一硫化四甲基秋蘭姆(TMTM)、一硫化四丁基秋蘭姆(TBTS)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)、二硫化四乙基秋蘭姆(TETD )、二硫化四丁基秋蘭姆(TBTD )和四硫化四甲基秋蘭姆(TMTT )中的一種或幾種的混合物。
[0017]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述防老劑選自N-苯基-α -萘胺、N-苯基_β -萘胺、2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體(RD和124)、丙酮與二苯胺高溫縮合物(BLE)、2-硫醇基苯并咪唑(MB )、2-硫醇基苯并咪唑鋅鹽(MBZ )、N，N' -二乙基二硫代氨基甲酸鎳(NEC)、N，N' -二丁基二硫代氨基甲酸鎳(NBC)、N-環(huán)己基-N'-苯基對苯二胺(4010)、N-異丙基-N'-苯基對苯二胺(4010NA)和N- (1，3-二甲基丁基)-N'-苯基對苯二胺(4020)中的一種或幾種的混合物。
[0018]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述潤滑劑選自古馬隆和松焦油中的一種或兩種的混合物。
[0019]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述炭黑選自超耐磨爐黑、中超耐磨爐黑、高耐磨爐黑、通用爐黑和半補強爐黑中的一種或幾種的混合物。
[0020]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述功能劑選自二硫化鑰、石墨、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、玻璃纖維、碳纖維、硫酸鈣晶須、鈦酸鉀晶須和氫氧化鎂晶須中的一種或幾種的混合物。
[0021]所述超高分子量聚乙烯是指分子量在100萬以上的聚乙烯。
[0022]本發(fā)明所述的制備方法優(yōu)選所述氧化鋅為顆?；蚓ы?。
[0023]有益效果
[0024]①本發(fā)明制備的橡膠軸承，以NBR為基體，通過填加各種助劑，經(jīng)混煉、模壓硫化成型制備水潤滑橡膠軸承，尤其優(yōu)化了功能劑的添加量，制備出具有很低的摩擦系數(shù)和磨損量的橡膠軸承，特別驗證了該橡膠軸承在海水中也顯示出良好的耐摩擦、耐磨耗性能；
[0025]②本發(fā)明所制備的橡膠軸承，克服了金屬軸承不耐腐蝕、對固體顆粒敏感、抗振動和沖擊性能差的缺點，特別適用于海水條件下使用，在眾多領域可取代金屬軸承；
[0026]③本發(fā)明所述制備方法制備的橡膠軸承可用于礦山開采、水利灌溉、國防裝備等領域，而且因其具有良好的耐海水腐蝕性能，還可廣泛用于深海潛水器、水下機器人、海底石油鉆探以及船舶運輸?shù)阮I域。
【具體實施方式】
[0027]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0028]對比例I
[0029]不加功能劑，促進劑為N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)，防老劑為2，2，4_三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體(RD)，潤滑劑為古馬隆，炭黑為中超耐磨爐黑N220，炭黑加入份數(shù)分別為70、80、90、100、120和140，配方如下:
[0030]
NBR 橡膠(牌號 JSR240，CN 含量 26%)100
硫磺1.5
氧化鋅5
CZ0.7
RD1
硬脂酸1[0031]
【權利要求】
1.一種水潤滑橡膠軸承的制備方法，其特征在于將以下組成和質(zhì)量份數(shù)的組份經(jīng)混煉、模壓、硫化成型制得，橡膠100硫磺0.5~5氧化鋅2~IO促進劑0.5~4防老劑0.5~4硬脂酸1~2潤滑劑丨~30炭黑40~90功能劑5~100 所述模壓的壓力為5~150MPa、所述硫化的溫度為110~190°C、時間為15_120min。
2.根據(jù)權利要求1所述的制 備方法，其特征在于所述組成和質(zhì)量份數(shù)的組份為:橡膠100硫磺0.5~3氧化鋅2~5促進劑0.5~3防老劑0.5~3硬脂酸I~2潤滑劑I~15炭黑40~90功能劑IO~30 ?
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述模壓的壓力為10~30MPa、所述硫化的溫度為140~160°C、時間為20~40min。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述橡膠為丁腈橡膠，所述丁腈橡膠中丙烯腈基團的含量為25~40%。
5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述促進劑選自N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N, N- 二環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2- (4-嗎啉基硫醇基)苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、一硫化四甲基秋蘭姆、一硫化四丁基秋蘭姆、二硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基秋蘭姆、二硫化四丁基秋蘭姆和四硫化四甲基秋蘭姆中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述防老劑選自N-苯基-α-萘胺、N-苯基-β -萘胺、2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體、丙酮與二苯胺高溫縮合物、2-硫醇基苯并咪唑、2-硫醇基苯并咪唑鋅鹽、N，N' - 二乙基二硫代氨基甲酸鎳、N，N' -二丁基二硫代氨基甲酸鎳、N-環(huán)己基-N'-苯基對苯二胺、N-異丙基-N'-苯基對苯二胺和N- (1，3-二甲基丁基)-& -苯基對苯二胺中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述潤滑劑選自古馬隆和松焦油中的一種。
8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述炭黑選自超耐磨爐黑、中超耐磨爐黑、高耐磨爐黑、通用爐黑和半補強爐黑中的一種或幾種的混合物。
9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述功能劑選自二硫化鑰、石墨、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、玻璃纖維、碳纖維、硫酸鈣晶須、鈦酸鉀晶須和氫氧化鎂晶須中的一種或幾種的混合物。.
10.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述氧化鋅為顆?；蚓ы?。
【文檔編號】C08K3/06GK103467795SQ201310429927
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】廖明義, 辛波, 勵琦彪 申請人:大連海事大學