专利名称：新型绝缘轴承用树脂、合成工艺及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型绝缘轴承用树脂，即一种无机纳米杂化树脂的制备工 艺，并将其应用到绝缘轴承外套绝缘层。
背景技术：
绝缘轴承是集机械、电子、材料等多科学技术为一体的全新轴承产品，与 传统轴承相比，最大的特点是具有绝缘性好、可靠性高等优点，可以防止轴承 电蚀损伤。
电蚀是由于电流通过轴承内部时，穿透轨道面与滚动体间接触面的薄油膜 层面而发生放电，继而其表面局部融化，发生凹凸状的损伤现象，在不同情况 下，也会出现像洗衣板状损伤。发生电蚀后，将导致音响故障，如不处理，则 产生旋转不良，最坏情况下，将导致不能旋转之类的重大损伤。
该产品广泛应用于铁路运输、电力、煤炭等行业，市场需求十分看好。国 内瓦轴集团和洛轴集团报道了陶瓷绝缘轴承研制成功，以树脂膜作为绝缘轴承 外套绝缘层的研制尚未见报道。据文献报道国外只有日本NSK公司开发出pps (聚苯硫醚)树脂膜绝缘轴承。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造成本低，适宜批量生产，且绝缘性能更好、 更可靠的无机纳米杂化树脂，并将其作为绝缘轴承外套的绝缘层。 上述的目的通过以下的技术方案实现
新型绝缘轴承用树脂，其组成包括采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧 化二铝溶胶、合成聚酰胺酸、二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液 中，采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧化二铝溶胶，用均苯四甲酸二酐和二 氨基二苯醚合成聚酰胺酸，把两种溶胶以重量比4: 1和总溶胶含量为4-6%的混 合溶胶均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的采用溶胶-凝胶法制备二氧 化硅是将37ml的正硅酸乙酯TE0S和4. 8ml的N， N-二甲基乙酰胺DMAc加入三口瓶中水浴加热并冷凝回流，搅拌均匀，待三口瓶内溶液的温度达到82x:后，
加入0.4ml盐酸和6ml蒸馏水的混合物，充分反应，出现暴沸现象后，继续反 应一个小时，静置获得无色透明硅溶胶；所述的制备三氧化二铝溶胶是将水浴 温度控制为90'C 95'C，将磨好已干燥的异丙醇铝和80'C预热的蒸馏水混合搅 拌1小时后，每隔半小时加入催化剂硝酸若干滴，不断搅拌反应，0. 2ml硝酸分 三次加完后，再继续搅拌一个小时，最后形成白色透明的溶胶，静置待用。
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的合成聚酰胺酸是将4， 4'-二氨基二苯基醚ODA溶于50ml的N，N-二甲基乙酰胺DMAc中搅拌使其完全溶解， 再向该溶液少量多次、均匀的加入均苯四甲酸二酐PDMA,使其完全反应，直到 加入的PDMA摩尔量与4， 4' -二氨基二苯基醚ODA相当，麵续搅拌一定时间后， 过滤去除杂质及气泡，聚酰胺酸胶液的固体含量为8%-12%。
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的二氧化硅和三氧化二铝溶 胶分散在聚酰胺酸溶液中是将硅溶胶和铝溶胶分别按重量比4: 1称量准确放入 称量瓶内，首先将铝溶胶的三分之一加到硅溶胶中去，搅拌均匀后，然后将剩 余的铝溶胶逐滴加入到混合溶胶中并边搅拌边进行超声，待两种溶胶混合均匀 成为白色透明的均一溶胶后，放置半小时后待用，在合成聚酰胺酸过程中，按 聚酰胺酸质量的4%-6%加入混合溶胶，使其均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
新型绝缘轴承用树脂作为绝缘轴承外套绝缘层方面的应用。
这个技术方案有以下有益效果
1.轴承上产生的损伤通常是剥落、烧伤或明显的音响故障等，其原因也多 种多样。这类损失之一是称为电蚀，电蚀是由于电流通过轴承内部时，穿透轨 道面与滚动体间接触面的薄油膜层面而发生放电，继而其表面局部融化，发生 凹凸状的损伤现象，在不同情况下，也会出现像洗衣板状损伤。发生电蚀后， 将导致音响故障，如不处理，则产生旋转不良，最坏情况下，将导致不能旋转 之类的重大损伤。 一直以来，电蚀被认为是铁路、电机、煤炭等相关行业中所 用轴承的主要损伤，如随着电气化车辆维修周期的延长，还有最近需求量明显 增加的风力机用轴承，要求安全性能好，而且使用寿命长，电蚀问题得以重视。 要使电流不通过轴承内部，大致有2种方法 一是通过在轴承外围结构上下功夫，设置另外的接地装置；另一种方法是通过绝缘体切断电流，前一种方法很 难说是十分可靠的措施，而确实地截断流动在轴承内电流的方法应该是轴承绝 缘化。
目前，防止轴承电蚀损伤的绝缘轴承有两大类陶瓷绝缘轴承和树脂绝缘轴 承。陶瓷绝缘轴承又分两类， 一类是陶瓷喷涂绝缘轴承，使用等离子体喷涂法， 把氧化铝为主的陶瓷粉末从外圈外径到侧面进行涂覆，另一类是混合轴承，其 轴承套圈采用轴承钢制造，而滚动体是陶瓷(氧化硅)球或磙子。树脂绝缘轴 承只有日本的NSK公司报道了PPS (聚苯硫醚)树脂绝缘轴承，其是通过注射 膜塑成型法将PPS机械的黏附在轴承外环外周面上。树脂绝缘轴承与陶瓷绝缘 轴承相比，具有价格低、绝缘性更好、容易制造、适宜于大批量轴承加工的特 点。采用本案制备的无机纳米杂化树脂膜绝缘轴承与聚苯硫醚树脂绝缘轴承相 比，具有制造设备投入少、耐电强度更高的优点，并可以克服PPS树脂韧性稍 有不足的缺点，避免落下实验时外表面倒角部分产生凹坑和微小裂纹，杂化树 脂膜仅30 ix m即可满足性能要求，而PPS树脂绝缘层厚达0.8 lmm。
本发明的
具体实施例方式
实施例1:
新型绝缘轴承用树脂，其组成包括采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧
化二铝溶胶、合成聚酰胺酸、二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液 中，采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧化二铝溶胶，用均苯四甲酸二酐和二
氨基二苯醚合成聚酰胺酸，把两种溶胶以重量比4: 1和总溶胶含量为4-6%的混
合溶胶均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的采用溶胶-凝胶法制备二氧
化硅是将37ml的正硅酸乙酯TEOS和4. 8ml的N, N-二甲基乙酰胺DMAc加入三 口瓶中水浴加热并冷凝回流，搅拌均匀，待三口瓶内溶液的温度达到82'C后， 加入0.4ml盐酸和6ml蒸馏水的混合物，充分反应，出现暴沸现象后，继续反 应一个小时，静置获得无色透明硅溶胶；所述的制备三氧化二铝溶胶是将水浴 温度控制为90'C 95'C，将磨好已干燥的异丙醇铝和80'C预热的蒸馏水混合搅 拌1小时后，每隔半小时加入催化剂硝酸若干滴，不断搅拌反应，0.2ml硝酸分三次加完后，再继续搅拌一个小时，最后形成白色透明的溶胶，静置待用。
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的合成聚酰胺酸是将4， 4'-二氨基二苯基醚0DA溶于50ml的N，N-二甲基乙酰胺DMAc中搅拌使其完全溶解，再向该溶液少量多次、均匀的加入均苯四甲酸二酐PDMA，使其完全反应，直到加入的PDMA摩尔量与4， 4' -二氨基二苯基醚ODA相当，继续搅拌一定时间后，过滤去除杂质及气泡，聚酰胺酸胶液的固体含量为8%-12%。
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液中是将硅溶胶和铝溶胶分别按重量比4: 1称量准确放入称量瓶内，首先将铝溶胶的三分之一加到硅溶胶中去，搅拌均匀后，然后将剩余的铝溶胶逐滴加入到混合溶胶中并边搅拌边进行超声，待两种溶胶混合均匀成为白色透明的均一溶胶后，放置半小时后待用，在合成聚酰胺酸过程中，按聚酰胺酸质量的4%-6%加入混合溶胶，使其均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
新型绝缘轴承用树脂作为绝缘轴承外套绝缘层方面的应用。
实施例2:
新型绝缘轴承用树脂，其组成包括采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧
化二铝溶胶、合成聚酰胺酸、二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液中，采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧化二铝溶胶，用均苯四甲酸二酐和二
氨基二苯醚合成聚酰胺酸，把两种溶胶以重量比4: l和总溶胶含量为4-6%的混
合溶胶均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
实施例3:
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的采用溶胶-凝胶法制备二氧
化硅是将37ml的正硅酸乙酯TEOS和4. 8ml的N， N-二甲基乙酰胺DMAc加入三口瓶中水浴加热并冷凝回流，搅拌均匀，待三口瓶内溶液的温度达到82。C后，加入0.4ml盐酸和6ml蒸馏水的混合物，充分反应，出现暴沸现象后，继续反应一个小时，静置获得无色透明硅溶胶；所述的制备三氧化二铝溶胶是将水浴温度控制为90'C 95'C，将磨好已干燥的异丙醇铝和80。C预热的蒸馏水混合搅拌1小时后，每隔半小时加入催化剂硝酸若干滴，不断搅拌反应，0. 2ml硝酸分三次加完后，再继续搅拌一个小时，最后形成白色透明的溶胶，静置待用。
7所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的合成聚酰胺酸是将4， 4'-二氨基二苯基醚0DA溶于50ml的N， N-二甲基乙酰胺DMAc中搅拌使其完全溶解，再向该溶液少量多次、均匀的加入均苯四甲酸二酐PDMA,使其完全反应，直到加入的PDMA摩尔量与4， 4' -二氨基二苯基醚0DA相当，继续搅拌一定时间后，过滤去除杂质及气泡，聚酰胺酸胶液的固体含量为8%-12%。
所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，所述的二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液中是将硅溶胶和铝溶胶分别按重量比4: 1称量准确放入称量瓶内，首先将铝溶胶的三分之一加到硅溶胶中去，搅拌均匀后，然后将剩余的铝溶胶逐滴加入到混合溶胶中并边搅拌边进行超声，待两种溶胶混合均匀成为白色透明的均一溶胶后，放置半小时后待用，在合成聚酰胺酸过程中，按聚酰胺酸质量的4%-6%加入混合溶胶，使其均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
实施例4:
新型绝缘轴承用树脂作为绝缘轴承外套绝缘层方面的应用。
权利要求
1.一种新型绝缘轴承用树脂，其组成包括采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧化二铝溶胶、合成聚酰胺酸、二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液中，其特征是采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧化二铝溶胶，用均苯四甲酸二酐和二氨基二苯醚合成聚酰胺酸，把两种溶胶以重量比4∶1和总溶胶含量为4-6％的混合溶胶均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
2. —种权利要求1所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，其特征是所述的采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅是将37ml的正硅酸乙酯TEOS和4. 8ml的N,N-二甲基乙酰胺DMAc加入三口瓶中水浴加热并冷凝回流，搅拌均匀，待三口瓶内溶液的温度达到82*0后，加入0. 4ml盐酸和6ml蒸馏水的混合物，充分反应，出现暴沸现象后，继续反应一个小时，静置获得无色透明硅溶胶；所述的制备三氧化二铝溶胶是将水浴温度控制为9(TC 95。C，将磨好已干燥的异丙醇铝和80'C预热的蒸馏水混合搅拌1小时后，每隔半小时加入催化剂硝酸若干滴，不断搅拌反应，0.2ml硝酸分三次加完后，再继续搅拌一个小时，最后形成白色透明的溶胶，静置待用。
3. 根据权利要求1或2所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，其特征是所述的合成聚酰胺酸是将4， 4' -二氨基二苯基醚ODA溶于50ml的N, N-二甲基乙酰胺DMAc中搅拌使其完全溶解，再向该溶液少量多次、均匀的加入均苯四甲酸二酐PDMA，使其完全反应，直到加入的PDMA摩尔量与4， 4' -二氨基二苯基醚ODA相当，继续搅拌一定时间后，过滤去除杂质及气泡，聚酰胺酸胶液的固体含量为8%-12%。
4. 根据权利要求1或2所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，其特征是:所述的二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液中是将硅溶胶和铝溶胶分别按重量比4: l称量准确放入称量瓶内，首先将铝溶胶的三分之一加到硅溶胶中去，搅拌均匀后，然后将剩余的铝溶胶逐滴加入到混合溶胶中并边搅拌边进行超声，待两种溶胶混合均匀成为白色透明的均一溶胶后，放置半小时后待用，在合成聚酰胺酸过程中，按聚酰胺酸质量的4%-6%加入混合溶胶，使其均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
5. 根据权利要求3所述的新型绝缘轴承用树脂的合成工艺，其特征是所述的二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液中是将硅溶胶和铝溶胶分别按重量比4: l称量准确放入称量瓶内，首先将铝溶胶的三分之一加到硅溶胶中去，搅拌均匀后，然后将剩余的铝溶胶逐滴加入到混合溶胶中并边搅拌边进行超声，待两种溶胶混合均匀成为白色透明的均一溶胶后，放置半小时后待用，在合成聚酰胺酸过程中，按聚酰胺酸质量的4%-6%加入混合溶胶，使其均匀分散在聚酰胺酸溶液中。
6. —种新型绝缘轴承用树脂作为绝缘轴承外套绝缘层方面的应用。
全文摘要
新型绝缘轴承用树脂、合成工艺及其用途。绝缘轴承是集机械、电子、材料等多科学技术为一体的全新轴承产品，与传统轴承相比，最大的特点是具有绝缘性好、可靠性高等优点，可以防止轴承电蚀损伤。本发明组成包括采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧化二铝溶胶、合成聚酰胺酸、二氧化硅和三氧化二铝溶胶分散在聚酰胺酸溶液中，采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅和三氧化二铝溶胶，用均苯四甲酸二酐和二氨基二苯醚合成聚酰胺酸，把两种溶胶以重量比4∶1和总溶胶含量为4％-6％均匀分散在聚酰胺酸溶液中。本发明涉及材料领域具体涉及无机纳米杂化树脂的制备工艺，并将其应用到绝缘轴承外套绝缘层。
文档编号C08L79/08GK101638515SQ20081013017
公开日2010年2月3日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者刘立柱, 宋玉侠, 崔巍巍, 朱兴松, 蕾 赵, 琳 高 申请人:哈尔滨理工大学