[发明专利]一种用于水润滑轴承的聚氨酯复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于水润滑轴承的聚氨酯复合材料及制备方法。以聚氨酯预聚体和固化剂反应形成的交联网络为基体，共混了氧化聚乙烯钠、消泡剂制备而来。包括以下步骤：将聚氨酯预聚体与氧化聚乙烯钠在100‑200℃下加热共混得到A组分；将聚氨酯固化剂加热到50‑200℃，并加入消泡剂消泡处理得到B组分；将AB组分混合均匀，导入模具中，脱模定型得到用于水润滑轴承的聚氨酯复合材料。本发明复合材料在高转速下的摩擦系数明显低于低转速下的摩擦系数。且该材料摩擦系数受载荷影响较小，工作稳定性较好。特别在载荷较低时，能有效降低材料的摩擦系数，提高材料的摩擦性能。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种用于水润滑轴承的聚氨酯复合材料及制备方法。

背景技术

传统的船舶尾轴承多采用油润滑。传统的油润滑尾轴承的制作材料多为金属材料，属于不可再生的珍贵资源。而且其以润滑油为润滑介质，不仅加工成本高，润滑油泄露也是一个无法彻底避免的问题。若想要降低润滑油的泄漏量，需要保证密封装置的严密性，这对密封装置的要求非常高。这将会大大增加密封装置的造价，使得船舶总成本增加，降低船东的经济收益。因此少有船东会为了降低润滑油的泄露而采用昂贵的密封装置。虽然每一艘船泄露的滑油量有限：根据相关统计，功率为880KW的船舶一年的润滑油泄漏量大约为3吨，相对于海水的总质量而言，可谓微不足道。但全世界数十万艘船加起来的总泄漏量十分巨大，近年来也发生了多起船舶润滑油大量泄露的事件。泄露的滑油流入水中，随着水一起流动，严重破坏了沿途的水域及周围的环境。

自从人类步入21世纪后，节能环保成为了世界的主旋律。作为人们日常生活中不可或缺的资源之一，水资源成为了重点保护的资源，关于船舶排放的法律法规也日趋严格。较之于油润滑尾轴承而言，更为环保的水润滑尾轴承无疑更加适宜人们的需求。根据相关研究表明，船舶水润滑尾轴承支撑着整个尾轴，是船舶轴系的重要支撑部件之一。其摩擦磨损性能影响着整个轴系的工作性能，是整个船舶的关键部件之一。其工作可靠性和使用寿命直接影响船舶的航行安全、运营性能和成本。轴承在工作中承受的载荷十分复杂：螺旋桨自重产生的应力；轴系自重及轴系振动产生的应力；轴系安装偏差产生的应力。在遇见大风大浪等极端天气时，船舶会左右摇摆还会产生较大的附加应力，更是极大的增加了尾轴承的工作负担。

合理选择水润滑轴承的制作材料对其摩擦性能具有重要意义。目前业内广泛使用橡胶材料作为水润滑轴承的制作材料。但橡胶材料的局限性也较为明显。其弹性模量低，承载能力差，且存在老化、爬行等现象，这在一定程度限制了其使用性能。为了寻求性能更加优越的水润滑轴承材料，许多高校与研究单位开始进行了相关理论以及试验研究。聚氨酯材料具有优异的耐磨性，很宽的硬度范围，高弹性，高承载能力，耐疲劳性和减震能力，良好的耐油和耐多种溶剂性等特性，因此其成为了目前水润滑轴承材料的研究热点之一。但单一的聚氨酯材料在摩擦过程中容易产生大量热，且其摩擦系数较大，抗干扰能力差，从而难以发挥出其优异的性能。为此，通常采用物理或者化学的方法对聚氨酯基体材料进行改性。即通过在聚氨酯中添加适宜的基体材料，得到新型的复合材料，来满足制作水润滑轴承材料的性能要求。

发明内容

本发明目的在于提高水润滑轴承材料的摩擦性能，提供一种新型聚氨酯复合轴承材料及其制备方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

用于水润滑轴承的聚氨酯复合材料，以聚氨酯预聚体和固化剂反应形成的交联网络为基体，共混了氧化聚乙烯钠、消泡剂制备而来。

按上述方案，所用原料按重量份数计如下：

聚氨酯预聚体100份；

氧化聚乙烯钠2-30份；

消泡剂1-3份；

聚氨酯固化剂10-40份；

其中，所述聚氨酯预聚体分子量为400-2000；端异氰酸酯含量为4.2-21wt％。