[发明专利]一种高性能低收缩分离轴承用尼龙套筒材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及汽车轴承，具体是指一种高性能低收缩分离轴承用尼龙套筒材料及制备方法。

背景技术

轴承是一种保证机械设备运行的关键部件，常见的轴承保持架或其它配件的主要材料主要为金属材料，如高强度黄铜、优质碳素钢等，相对于传统的钢套筒分离轴承，尼龙套筒主要有以下的优点：（1）具有良好的耐化学药品性能；（2）良好的自润滑性能；（3）注射成型工艺的多功能性，可以制备一些特殊结构的器件，如法兰盘等，降低了制造成本；但是目前市场上的分离轴承尼龙套筒普遍存在以下缺点：不耐摩擦，不耐高温导致寿命短等缺点，究其主要原因还是因为塑料本身刚度低、弹性模量低、材料导热性差等原因，因此，开发出一种摩擦系数小、耐高温的低收缩的塑料轴承套筒料势在必行。

尼龙46的分子结构与常见尼龙6，尼龙12，尼龙66等结构相似，但是PA46的每个给定长度的链上的酰胺组数多于其他种类的尼龙，链结构对称度更高，具有非常高的结晶度，结晶速度快，熔点高达295℃，热变形温度也高，长期使用温度高达170℃，在耐热、耐磨、耐油脂、高温下的机械强度等性能方面有非常明显的技术优势（见钱海滨：《Stanyl+PA46在轴承保持架的应用》），但是尼龙46其主链上的酰胺组数多的优点也正是其缺点，具有非常高的吸水率，吸水率高达1.8%，轴承的使用环境也要求了其要具有较低的吸水率，以保持其尺寸的稳定性，在使用的环境下，不可避免的话会接触到水，吸水的同时，之间的尺寸稳定性遭到破坏，会影响之间的使用寿命；本发明专利在树脂基体中添加一定量的长碳纤维，对长碳纤维进行表面处理，提高其与树脂基体的相容性，防止纤维外露，减少摩擦，提高了轴承的使用寿命，同时可显著提高其热变形温度，提高其耐磨性，同时长碳纤维具有良好的导热性能，通过添加一定量的无机碳导热填料，能有效的提高轴承的刚性以及导热性能，提高其耐磨性能，其具有的化学惰性，能明显的扩大轴承的使用范围；相对的尼龙46所占的百分含量降低，相比同样的一个制件在不降低其他性能的基础上，保持了比较低的吸水率。

发明内容

本发明一个目的在于提供一种高性能低收缩分离轴承用尼龙套筒材料，主要目的在于替代传统的钢制轴承套筒材料，提高轴承套筒材料的耐高温性能，耐化学药品性，提高其自润滑性，制备一些特殊结构的器件。

本发明专利提供的一种高性能低收缩分离轴承用尼龙套筒材料，其配方按照重量份数计算主要为：

尼龙46100份；

聚烯烃5~10份；

氟塑料1~2份；

相容剂1~5份；

长碳纤维5~10份；

纤维消除剂0.05~0.1份；

表面活性剂0.05~0.1份；

润滑分散剂0.05~0.1份；

抗氧剂0.03~0.1份；

导热填料1~5份。

分别按配比称量，将尼龙46、聚烯烃、氟塑料、相容剂、纤维消除剂、表面活性剂以及润滑分散剂、抗氧剂、导热填料，置于高速混合搅拌机中高速混合均匀，时间5~10min，转速500~750r/min；将混合均匀的混料，于挤出机高温熔融，挤出造粒，其中挤出温度：250℃、270℃、270℃、290℃、300℃、310℃、290℃，290℃；其中双螺杆挤出机的主喂比为1:1.5，长径比为45:1。制备得到的粒子，烘干备用；烘干的粒子与长碳纤维（长度在2~5um）进行共混，注塑，其中注塑温度设置在300℃、300℃、310℃。

上述的尼龙46为荷兰DSM公司出产的Stanyl PA46，即高温尼龙，具有极佳的短期和长期耐热性，高温下能保持高强度，高蠕变性能，优异的韧性，极佳的抗疲劳强度和耐磨性以及良好的耐化学性，是轴承的理想材料。

上述的聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯，PA46虽然具有非常好的耐油性，但是其分子链具有非常多的酰胺基的官能团，致使其具有非常大的吸水率，为了降低其吸水率，添加一定量的聚烯烃类树脂，降低其吸水率，同时与添加的氟塑料有协同作用，可降低轴承的磨损率，常见的牌号如HDPE 8008，PPT30S，HDPE 6098等。

上述的氟塑料能有效的提高轴承的润滑性，具体为聚四氟乙烯（PTFE），主要原因是因为PTFE分子间的相互引力小，摩擦系数非常小，润滑性优异；此外与上述的聚烯烃具有非常好的协同作用，能有效的降低轴承的磨损率，如日本大金 F-201，M112以及杜邦 MP1100等。

上述的相容剂主要为一种含甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）官能团的烯烃类弹性体，与尼龙46有反应活性；其中主要牌号为st2000，st200。