[发明专利]一种纤维定向分布增强高分子水润滑轴承基材热压制备方法及热压成型模具

说明书

本发明公开了一种纤维定向分布增强高分子水润滑轴承基材热压制备方法及热压成型模具，热压成型模具包括下模板、多层模板、导向柱、螺母、压套、排针和上模板，首先将多层模板的多个薄板依次通过导向机构放置在下模板上，在放置薄板过程中，每放置一层薄板，在该层薄板上的排针上缠绕一层纤维，使得纤维在型腔内定向分布，并在该层薄板中间的型腔内填充高分子胚料，在最后一层纤维上压上最顶层的薄板。之后在排针处剪断纤维，并使用锁紧机构锁紧多层模板；之后盖上压套和上模板，将上述装填好物料的热压成型模具通过热压成型得到纤维定向分布增强高分子水润滑轴承基材。本发明制作方法简单、操作方便、成本低、纤维定向效果好、应用前景广阔。

技术领域

本发明属于纤维增强复合材料领域，涉及一种热压成型制作工艺，具体涉及一种纤维定向分布增强高分子水润滑轴承基材热压制备方法及热压成型模具。

背景技术

船舶尾轴承是船舶动力推进系统的关键支撑部分，其工作可靠性严重影响着整船的可靠性和安全性。与传统油润滑轴承不同，水润滑轴承采用水作为润滑剂，不需要使用润滑油，可以有效降低船舶航行的成本，也可以有效防止润滑油泄露造成的水域污染。然而，水的粘度只有油的1/8，难以形成稳定的润滑液膜，这就对水润滑轴承的摩擦性能提出了很高的要求，目前高分子材料是制作水润滑轴承的主流材料，但是通常高分子材料制作的轴承机械强度不能满足需求，耐磨性能也较差，而添加纤维是一种有效提高材料机械强度的方法。

纤维在纵向上具有非常优秀的抗拉、抗压性能。然而纤维的机械性能在轴向上远远低于纵向。纤维使用普通的方法混入基材中，纤维是随机分布的，难以起到非常明显的作用，甚至可能因纤维与基体之间结合不紧密反而导致材料的机械性能发生下降。而定向布置纤维可以极大的提升材料在某一特定方向上的抗拉性能、抗压性能以及抗剪性能，进一步有效提高材料的机械性能以及耐磨性。此外，定向布置纤维可以有效降低纤维的使用量，从而节约材料的制作成本。热压是高分子材料成型的常用技术，在热压的过程中实现纤维的定向布置具有成型效果好、基材与纤维间结合力高等优势。

目前关于定向纤维的专利很少，通过热压定向布置纤维的相关专利几乎没有。在CN201610343371中公开了一种静电纺丝定向纳米纤维膜及其制备方法和用途，这种方法可以制成孔径均匀、排列整齐的纤维膜，但是不能使所有纤维的方向相同。在CN201811156519中公开了一种磁场和电场耦合诱导定向纤维增强水泥基材料的成型模具及其使用方法，这种方法可以使带磁纤维在水泥中的方向趋势大致相同，但是方向不能完全一致，并且不适用于高分子材料。

发明内容

本发明创造的目的在于：提供一种纤维定向分布增强高分子水润滑轴承基材热压制备方法及热压成型模具，解决在现有技术下纤维增强基材制备过程中纤维无法定向分布的问题。

为实现上述目的，本发明创造采取的技术方案为：

一种纤维定向分布增强高分子水润滑轴承基材的热压成型模具，其特征在于：包括下模板、多层模板、导向机构、排针和上模板，所述排针至少有两排，成对的安装在下模板上，用于对纤维的定向布置，所述多层模板由多个薄板依次层叠并通过导向机构放置在下模板上，所述多层模板中部开设有贯穿上下的型腔，所述纤维通过排针定向布置在型腔区域，并且每布置一层后通过一个薄板压紧，所述上模板底部设有位置和截面形状与型腔对应的压头。

进一步地，所述导向机构为固定于下模板上的多个导向柱，所述导向柱上端设有螺纹，所述多层模板上设有与相应导向柱对应的导向孔，多层模板安装在导向柱上后通过螺母进行锁定。

进一步地，所述下模板中部设有凸台，所述排针和导向柱固定安装在下模板的凸台上,所述多层板也置于凸台上。

进一步地，所述上模板和下模板之间设有用于承压并防止胚料在加热过程中溢出的压套，所述压套四周设有与多层模板外部形状匹配的外围板和与多层模板中部型腔匹配的内围板。