专利名称：：非金属材料、船用重载舱口盖支承块及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种自润滑、耐磨、阻燃型的非金属组合物、船用舱口盖支承构件及其制造方法，特别是涉及一种适用于承重构件的非金属材料、集装箱船用舱口盖支承块及其制造方法。
背景技术：
：大型船舶货舱舱口盖支承系统，必须设置滑移的支承块，该支承块既要承受巨大货物载荷及恶劣海况的风浪载荷，又要适应舱口围与舱盖板之间永不间断的水平移动及相互磨擦。传统的钢对钢支衬垫承形式，易腐蚀，易磨损、使用寿命短，尤其是在大风大浪中航行时，因船舶动态变形大，上下支承垫之间互相磨擦厉害，频繁地发出磨擦声音，甚至令船员无法入眠。为此，人们一直在努力改进、寻找耐腐蚀、耐磨损、低摩擦系数的支承构件，致力于研发新颖支承构件材料，以保证船舶装载的可靠性和航行的安全性。
发明内容本发明的目的在于通过不同纤维织物间的匹配和协同效应，混合纤维织物和高性能树脂，以得到一种承载重负荷且具有低摩擦系数的船用舱口盖支承块。为了实现所述目的，本发明的船用重载舱口盖支承块，其特点是，包括多层第一层状物、多层第二层状物以及多层第三层状物，其中该第一层状物是包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物，该第二层状物包括芳纶纤维编织物；该第三层状物包括芳砜纶纤维编织物；以及乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂，用于粘接所述层状物，均匀分布在所述层状物中和在所述层状物之间；该支承块的表层是该第一层状物，第二层状物与第三层状物交替设置。所述的船用重载舱口盖支承块，其进一步的特点是，还包括e晶型的偏硅酸钙颗粒，该偏硅酸钙颗粒均匀分布于该支承块中。所述的船用重载舱口盖支承块，其进一步的特点是，包括均匀分布于该支承块中的四氟乙烯超细粉、二硫化钼和铜粉。所述的船用重载舱口盖支承块，其进一步的特点是，还包括均匀分布于该支承块中的碳黑粉。本发明的船用重载舱口盖支承块的制造方法，其特点是，包括以下步骤提供预定量的乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂；提供多层第一层状物，该第一层状物是包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物，提供多层第二层状物，该第二层状物是包括芳纶纤维的编织物，以及提供多层第三层状物，该第三层状物是包括芳砜纶纤维的编织物；以所述乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂浸染所述第一层状物、所述第二层状物以及所述第三层状物；在120°c-170t:的温度下，压制叠置后的所述第一层状物和所述第二层状物达到预定时间，得到一板状材料；对该板状材料进行机械加工，得到该支承块。所述的船用重载舱口盖支承块的制造方法，其进一步的特点是，将呈颗粒状的偏硅酸钙加入乙稀基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂中，所得混合物包括重量百分比30%-40%的偏硅酸,丐和重量百分比60%-70%的乙稀基树脂。所述的船用重载舱口盖支承块的制造方法，其进一步的特点是，还可以在乙稀基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂加入四氟乙烯超细粉、二硫化钼、铜粉以及碳黑粉。本发明的非金属材料，其特点是，包括多层第一层状物、多层第二层状物、多层第三层状物以及乙稀基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂；该第一层状物是包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物；该第二层状物是包括芳纶纤的维织编物；该第三层状物是包括芳枫纶纤维的编织物，与该第二层状物交替叠置；乙稀基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂用于粘接所述层状物，渗透在所述层状物中和在所述层状物之间。所述的非金属材料，其进一步的特点是，还可以包括均匀分布于所述层状物之间和所述层状物中的四氟乙烯超细粉、二硫化钼和铜粉。所述的非金属材料，其进一步的特点是，还可以包括均匀分布于所述层状物之间和所述层状物中的碳黑粉。作为承载重负荷的低摩擦系数支承构件的原材料，其最关键性能是材料高的抗压强度、低的摩擦系数和低的磨损程度，而本发明的相关材料和产品正是由于上述三方面的创造性设计，在这三方面取得了明显的突破，推动了相关技术的发展，并直接有利于较大程度地提高产品应用性能和使用寿命。下面将结合和具体实施方式对本发明的所述目的、技术方案和有益效果进行详细的说明。图1是本发明的支承块的剖面示意图2是本发明的支承块的制造方法的实例流程图。具体实施例方式如图1所示，船用重载舱口盖支承块非金属材料包括多层第一层状物10和第二层状物20以及第三层状物30。对于支承块而言，多层第一层状物10构成其上部分，第二层状物20和第三层状物30构成其余部分。第一层状物10是包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物。第二层状物20是包括芳纶纤维的编织物，第三层状物30是包括芳砜纶纤维的编织物。多层第一层状物IO、第二层状物20以及第三层状物以及其之间均通过乙烯基树脂粘接。支承块的第一层状物10作为其工作层。下面结合对各种纤维材料的性能的描述说明本发明的支承块非金属材料的特点。芳纶纤维的抗压强度相当于通常聚酰胺材料的3-5倍，又具有较好的抗压、耐磨损性能，使得本发明的支承块非金属材料能承载重负荷。芳砜纶纤维的浸胶工艺性能良好，具有与芳纶织物类似的高耐温性、耐燃型等特点。在本发明的支承块非金属材料中，芳砜纶与芳纶织物配合，能克服芳纶纤维织物的浸胶工艺性能有欠缺、压制加工后的层间粘结性能不够理想的缺陷，能在保持高的抗压强度条件下，明显改善复合材料的层间粘结性能，对整个材料体系的均匀性和完整性起到很重要的作用，此外，经机械加工后的支承件或非金属材料表面性能取决于芳砜纶织物的加入。聚四氟乙烯材料具有很低的摩擦系数，被广泛应用作固体润滑材料，但其性软，不耐磨损，限制了它在承载重负荷的低摩擦系数支承构件中的应用。在本发明的支承块中，聚四氟乙烯纤维与芳纶纤维经纬交织，作为支承块工作用的笫一层状物，既能保持芳纶纤维增强材料的抗压和耐磨损性能，又能极大地降低原有材料的摩擦系数，所以能长期承受重载的滑动摩擦，性能卓越。在本发明的另一实施例中，支承块还包括均匀分布于其中的e晶型的偏硅酸钙类颗粒，偏硅酸钙类颗粒作为支承块的增强剂。e晶型偏硅酸钙类颗粒微观状态呈纤维状，长径比可达几十比一，实际上是一类微纤维，性能优于一般颗粒。通过添加了大小颗粒级配的偏硅酸钙增强颗粒，偏硅酸钙微纤维在第一层状结构中、第二层状结构以及第三层状结构中能起到非常卓越的抗压作用和耐形变作用，对于第一层状物还能增强耐磨损作用。由于加入了这类偏硅酸钙微纤维，本发明的支承块具有几十倍于现有技术的耐磨损性能和明显高的抗压性能，并且可减少常用的二硫化钼、铜粉等添加剂加入，起到提高性能，降低成本的作用。下面继续对本发明的支承块的制造方法进行说明。在一实施例中，制造本发明的非金属材料的配方如下500克R806-TPEP乙烯基树脂，200克偏硅酸l丐颗粒，50克芳纶纤维与四氟乙烯纤维交织编织物、包含150克芳纶纤维编织物和100克芳砜纶纤维编织物。参照图2，非金属材料的制造方法包括如下步骤在步骤200中，利用称重器确定各种材料的重量；在步骤201中，将偏硅酸钙颗粒、四氟乙烯超细粉、二硫化钼、铜粉及碳黑粉加入乙烯基树脂，在粘稠胶状乙烯基树脂中加入四氟乙烯超细粉以降低摩擦系数，加入少量二硫化钼及铜粉也可降低些摩擦系数，且耐压性比四氟乙烯更好，加入碳黑粉起着色作用，也具增强用，从而提高综合性能；在步骤203中，利用搅拌机搅拌偏硅酸钙颗粒、四氟乙烯超细粉、二硫化钼、铜粉及碳黑粉和乙烯基树脂混合物，以使上述添加剂和乙烯基树脂混合均匀，应当注意到，在乙烯基树脂中加入偏硅酸钙颗粒是本发明的较佳实施例，如用环氧树脂替代，工艺性次之；如用不饱和聚酯树脂替代，工艺性能虽好，但耐压性能、尺寸稳定性欠缺。使用者根据需要，也可无须在乙烯基树脂中加入偏硅酸钙颗粒，而省略步骤201和步骤203，此外，偏硅酸钙颗粒的晶型最好是e晶型；因为只有这种晶型材有较高的长径比，呈微纤维状，增强作用明显。如用凹凸棒替代，因不是呈纤维状，增强作用差。在步骤202中，将芳纶纤维和四氟乙烯纤维以经纬交织方式编织，由该步骤可以理解到，前述配方中的各种纤维材料的具体重量不是对本发明的限制性说明，例如，芳纶纤维在经向排列而四氟乙烯纤维在纬向排列，芳纶纤维在经向的稀疏或四氟乙烯纤维在纬向的稀疏可以根据非金属材料所要制成的产品所需要具体承受的负载而调节，芳纶纤维和四氟乙烯纤维在非金属材料中的含量可以由本领域的技术人员根据简单实验就能确定；对配方中的芳纶纤维和芳砜纶纤维的配置可做同样的理解；芳纶纤维和四氟乙烯纤维编织物将作为图1中的第一层状物10，芳纶纤维和芳砜纶纤维编织物将分别作为图1中的第二、第三层状物20、30;在步骤204中，对芳纶纤维和四氟乙烯纤维编织物以及芳纶纤维和芳砜纶纤维编织物用烘干机进行烘干，烘干的目的是为了除去所述编织物中可能存在的少量的水分，当然对于本来就干燥的编织物，步骤204可以省略；当完成步骤203和步骤204后，通过乙烯基树脂将所述编织物粘接成一体，也即在步骤205中，使芳纶纤维和四氟乙烯纤维编织物以及芳纶纤维和芳砜纶纤维编织物浸渍步骤203所得的混合物，实施步骤205的方式很多，例如可以通过浸胶机进行浸胶工艺，在该浸胶工艺中，是对每层所述编织物分别浸胶；在步骤206中，叠置多层芳纶纤维和四氟乙烯纤维编织物以及多层芳纶纤维和芳砜纶纤维编织物，其中，将芳纶纤维和四氟乙烯纤维编织物设置成支承块的工作表层，多层浸胶编织物整体放入平板硫化机，在设定温度下加压烘蒸浸胶过的编织物，在烘蒸的时候，乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂变成粘稠状而在各层编织物中流动成均匀分布状态，从而实现对各层编织物的粘接、固化，温度一般在120°C-170°C，最好是150。C，时间按加工的编织物的量而可简单地确定，对于前述配方而言，最好是20分钟；完成步骤206后得到一板状非金属材料，对该板状材料进行步骤207的处理，即按照预定的长度和宽度进行成型切割，并进行倒角转孔以及表面打磨处理，最后得到本发明的支承块。按照上述制造方法得到的支承块或非金属材料的横截面如图l所示，其性能与国外厂家的报道值的材料性能以及与现有产品(0rkot)的性能的比较所下表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由此可见，按照本发明的方法所获得的支承块相较于现有的支承构件，抗压强度、耐磨性提高且摩擦系数减小。虽然本发明已参照如上所述的具体实施例来描述，但是本
技术领域：
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明而不是限制本发明，例如本发明的非金属材料并非仅用于船舶，也可以适用于桥梁、铁路领域的等重型机械承重构件上，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都应落在本申请的权利要求书请求保护的范围内。权利要求1.一种船用重载舱口盖支承块，其特征在于，包括多层第一层状物，该第一层状物包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物；多层第二层状物，该第二层状物包括芳纶纤维编织物；多层第三层状物，该第三层状物包括芳砜纶纤维编织物；乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂，用于粘接所述层状物，均匀分布在所述层状物中和在所述层状物之间；其中，该支承块的工作表层是该第一层状物，第二层状物与第三层状物交替设置。2.如权利要求1所述的船用重载舱口盖支承块，其特征在于，还包括e晶型的偏硅酸钙颗粒，该偏硅酸钙颗粒均匀分布于该支承块中。3.如权利要求l所述的船用重载舱口盖支承块，其特征在于，还包括均匀分布于该支承块中的四氟乙烯超细粉、二硫化钼和铜粉。4.如权利要求l所述的船用重载舱口盖支承块，其特征在于，还包括均匀分布于该支承块中的碳黑粉。5.—种船用重载舱口盖支承块的制造方法，其特征在于，包括a)提供预定量的乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂；b)提供多层第一层状物，该第一层状物包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物，提供第二层状物，该第二层状物包括芳纶纤维的编织物，以及提供多层第三层状物，该第三层状物包括芳砜纶纤维的编织物；c)以所述乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂浸染所述第一层状物、所述第二层状物以及所述第三层状物；d)在12(TC-17(TC的温度下，压制叠置后的所述第一层状物和所述第二层状物达到预定时间，得到一板状材料；e)对该板状材料进行机械加工，得到该支承块。6.如权利要求5所述的船用重载舱口盖支承块的制造方法，其特征在于，在所述步骤a)中，将呈颗粒状的偏硅酸钙加入乙稀基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂中，所得混合物包括重量百分比30%-40%的偏硅酸钙和重量百分比60%-70%的乙稀基树脂。7.如权利要求5所述的船用重载舱口盖支承块的制造方法，其特征在于，在所述步骤a)中，在乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂加入四氟乙烯超细粉、二硫化钼、铜粉以及碳黑粉。8.—种非金属材料，其特征在于，包括多层第一层状物，该第一层状物是包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物；多层第二层状物，该第二层状物是包括芳纶纤的维织编物；多层第三层状物，该第三层状物是包括芳枫纶纤维的编织物，与该第二层状物交替叠置；以及乙稀基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂，用于粘接所述层状物，渗透在所述层状物中和在所述层状物之间。9.如权利要求8所述的非金属材料，其特征在于，还包括包括均匀分布于所述层状物之间和所述层状物中的四氟乙烯超细粉、二硫化钼和铜粉。10.如权利要求9所述的非金属材料，其特征在于，还包括包括均匀分布于所述层状物之间和所述层状物中的碳黑粉。全文摘要本发明涉及一种船用重载舱口盖支承块，包括多层第一层状物、多层第二层状物以及多层第三层状物，其中该第一层状物包括经纬交织的芳纶纤维与聚四氟乙烯纤维的编织物，该第二层状物芳纶纤维编织物；该第三层状物是芳砜纶纤维编织物；以及乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂或环氧树脂，用于粘接所述层状物，均匀分布在所述层状物中和在所述层状物之间；该支承块的表层是该第一层状物，第二层状物与第三层状物交替设置，本发明还涉及相应于该船用重载舱口盖支承块的非金属材料和制造方法。文档编号D06M17/00GK101469514SQ20071017359公开日2009年7月1日申请日期2007年12月28日优先权日2007年12月28日发明者于利磊,卞高翔,唐小真,梅晓君,毛剑静,陈锋兵,黄小彬申请人:华海船用货物通道设备公司