一种模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料及其制备方法

本发明属于润滑材料，具体涉及一种模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、自润滑关节轴承具有耐磨损、抗冲击、润滑好等优点，在重工机械、航空航天、军用装备等领域都有所应用。而在自润滑关节轴承的研究中，对自润滑材料的研究占据十分重要的地位，因为其性能直接决定了轴承的性能与寿命。根据润滑材料的不同，目前市面上有镶嵌型、织物型、模塑型三种类型的自润滑关节轴承。而模塑型自润滑关节轴承是当今高端轴承领域研究的热点，因为其整体无接缝、可加工任意厚度的特点，使其性能更加稳定、摩擦连续、对环境适应性更好。但目前高端模塑型自润滑轴承依赖进口，国内对于这方面的相关研究还尚处于起步阶段，这类轴承的自润滑材料是由固体润滑剂粉末通过树脂、沥青等粘结剂混合固化而成，兼具填料和粘结剂材料的优点。环氧树脂因其具有较低的成型收缩率、良好的工艺性和优异的粘附性、力学性能以及合适的成本等优点，成为自润滑复合材料研究的重点，众多研究人员对环氧树脂基复合材料做了大量研究，但是由于环氧树脂基体交联密度大、固化体系脆性大、韧性差、耐冲击性差以及粘度过高在常温环境下不易操作等缺点，限制了其在自润滑关节轴承行业的发展。因此，寻求一种具有高承载性能，又有优秀摩擦学性能的模塑型自润滑关节轴承自润滑复合材料是极其重要的。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的第一目的是提供一种自润滑关节轴承用自润滑复合材料，本发明的第二目的是提供所述自润滑复合材料的制备方法与应用。

2、本发明的目的是这样实现的，一种模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料，由复合填料、苯乙烯、环烷酸钴、乙烯基树脂及过氧化甲乙酮组成；

3、所述复合填料由质量比为1:0.5-1:0.02-0.1的聚四氟乙烯包覆二硼化钛填料、硫酸钡粉末与气相二氧化硅粉末组成；

4、乙烯基树脂、苯乙烯、环烷酸钴和复合填料的质量比为1:0.3-0.5:0.002-0.004:0.2-0.4；

5、过氧化甲乙酮与乙烯基树脂的质量比为1:50。

6、本发明的有益效果为：本发明首先通过将二硼化钛与聚四氟乙烯经过聚多巴胺连接复合成“软性润滑剂包覆硬质增强剂”的核壳结构，相比于传统的软性聚四氟乙烯填料，硬质二硼化钛的存在起到了支撑骨架的作用，有利于应力的吸收分散，增强了本发明自润滑复合材料的压缩性能、硬度与耐磨性。通过将硫酸钡、气相二氧化硅、聚四氟乙烯包覆二硼化钛填料经过球磨形成复合填料，其中气相二氧化硅表面活性基团的存在，使得各种填料之间充分复合连接，提高了填料在聚合物复合材料中的分散性和结合性，以及自润滑复合材料的交联度；硫酸钡的存在提高了自润滑复合材料的比重。环氧树脂作为自润滑复合材料研究的重点，但其具有较差的抗疲劳特性、抗裂性以及难以操作性，所以限制了其在自润滑轴承领域的发展，而乙烯基树脂兼具环氧树脂和聚酯树脂的优点，可作为热固性树脂的主要发展对象。因此本发明提供的自润滑复合材料兼具乙烯基树脂的耐腐蚀性和高强度、聚四氟乙烯的润滑性、二硼化钛的耐磨性、硫酸钡的高比重、以及气相二氧化硅加强下的结构均匀性。在多组元填料协同作用下，有效提高了自润滑复合涂层的硬度、压缩强度和摩擦学性能，提高其在自润滑关节轴承中的性能稳定性，对于航空、航天等领域的发展具有重要意义。

技术特征：

1.一种模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料，其特征在于，由复合填料、苯乙烯、环烷酸钴、乙烯基树脂及过氧化甲乙酮组成；

2.根据权利要求1所述模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯包覆二硼化钛填料的制备方法如下：

3.根据权利要求2所述模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料，其特征在于，步骤1）中，所述二硼化钛粉末的粒径为4-8μm。

4.根据权利要求2所述模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料，其特征在于，步骤1）中，聚多巴胺溶液中多巴胺浓度为0.4g/l，由三羟甲基氨基甲烷盐酸盐调节ph为8.5左右。

5.权利要求1所述模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤实现：

6.一种基于权利要求1所述模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料的自润滑复合涂层，其特征在于，所述自润滑复合涂层的制备方法是将所述自润滑复合材料倒入硅胶模具，置于反应釜中，在100-120℃下高温高压反应1-4h，随后放入真空干燥箱50-90℃下干燥1-4h，最后后常温放置12-24h脱模得到目标自润滑复合涂层。

7.权利要求1所述模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料在制备自润滑关节轴承中的应用，其特征在于，所述自润滑关节轴承的制备方法是将所述自润滑复合材料通过注塑模具注塑于自润滑关节轴承内，将自润滑关节轴承放入特制的反应釜中，外圈固定，内圈持续转动的情况下，在100-120℃下高温高压反应1-4h，随后放入真空干燥箱50-90℃下干燥1-4h，随后常温放置12-24h得到自润滑关节轴承。

技术总结本发明公开了一种模塑型自润滑关节轴承用自润滑复合材料及其制备方法。所述自润滑复合材料由复合填料、苯乙烯、环烷酸钴、乙烯基树脂及过氧化甲乙酮组成；所述复合填料由质量比为1:0.5‑1:0.02‑0.1的聚四氟乙烯包覆二硼化钛填料、硫酸钡粉末与气相二氧化硅粉末组成；乙烯基树脂、苯乙烯、环烷酸钴和复合填料的质量比为1:0.3‑0.5:0.002‑0.004:0.2‑0.4。本发明提供的自润滑复合材料兼具乙烯基树脂的耐腐蚀性和高强度、聚四氟乙烯的润滑性、二硼化钛的耐磨性、硫酸钡的高比重、以及气相二氧化硅加强下的结构均匀性。在多组元填料协同作用下，有效提高了自润滑复合涂层的硬度、压缩强度和摩擦学性能，提高其在自润滑关节轴承中的性能稳定性，对于航空、航天等领域的发展具有重要意义。技术研发人员：王伟,杨昊天,丁士杰,庞少雄,苏晚驰,王快社受保护的技术使用者：西安建筑科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29