一种水润滑橡胶轴承的制备方法
【专利摘要】一种水润滑橡胶轴承，以丁腈橡胶（NBR）为基体，填加补强剂、硫化剂、促进剂、润滑剂、防老剂、功能剂等，经混炼、模压硫化成型制备。通过船用橡胶轴承摩擦试验机测试表明，该橡胶轴承在海水中也具有很低的摩擦系数和磨损量，显示出良好的耐摩擦、耐磨耗、耐海水腐蚀等性能，可广泛应用于深海潜水器、水下机器人、海底石油钻探以及船舶运输、矿山开采、水利灌溉、国防装备等领域。
【专利说明】一种水润滑橡胶轴承的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于橡胶轴承【技术领域】，具体涉及采用丁腈橡胶(NBR)制备的水润滑橡胶轴承。
【背景技术】
[0002]目前世界上约有1/3的能源消耗在不同形式的摩擦上，其中滑动轴承的消耗约占1/10。长期以来，船舶推进系统中的轴承摩擦副，多以金属构件组成，矿物油作为润滑介质，这样不仅消耗了大量矿物油和贵重有色金属等战略资源，为了防止油泄漏，需要进行配备复杂的密封装置和设备，使得整个传动系统的结构十分复杂，而且机械传动过程中产生的摩擦、磨损、振动、噪声、可靠性差和寿命较短等问题得不到很好的解决，特别是不可避免地存在油泄漏而污染环境的问题。
[0003] 水具有无污染、来源广泛、节省能源、安全、难燃等特点，是最具有发展潜力的润滑介质。而橡胶具有良好的耐摩擦、抗磨粒磨损、抗疲劳磨损、高减振、易加工和重量轻等特点。如果将水与橡胶的优点结合，制备水润滑橡胶轴承，可以解决传统轴承使用过程中存在的许多问题，满足经济可持续发展和环境友好的要求。
[0004]目前，许多聚合物已作为水润滑下的摩擦材料使用，然而，海水区别于淡水下，海水具有一定的腐蚀性，制备具有耐海水腐蚀的水润滑橡胶轴承被认为是海洋开发的一项关键技术，它们既要具有优异的耐磨能力，而且还必须具有优异的耐腐蚀能力，可广泛应用于深海潜水器、水下机器人、海底石油钻探以及船舶运输、矿山开采、水利灌溉、国防装备等领域。
[0005]水润滑橡胶轴承使用的橡胶主要为NBR，如重庆大学开发的BTG水润滑橡胶轴承，以NBR为基体，加入各种填充剂等制备的一类水润滑动密封橡胶合金轴承，中国发明专利，200510057204.X，水润滑动密封橡胶合金轴承；200810070089.3，水润滑橡胶合金轴承，这些专利提供了结构示意图和设计参数，表明具有优良的性能和应用前景，但缺少海水环境下的相关性能数据。
【发明内容】
[0006]本发明采用NBR为基体，填加补强剂、硫化剂、促进剂、润滑剂、防老剂等，经混炼、硫化成型制备水润滑橡胶轴承，特别测试了其在淡水和海水环境下的摩擦和磨损性能，目的是为水润滑橡胶轴承的制备和应用提供理论和实验依据。
[0007]本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种水润滑橡胶轴承的制备方法，将以下组成和质量份数的组份经混炼、模压、硫化成型制得，
[0009]
橡胶100
硫磺0.5~5[0010]
氧化锌2~IO
促进剂0.5~4
防老剂0.5~4
硬脂酸1~2
润滑剂1~30
炭思40~90
功能剂5~100
[0011]所述模压的压力为5~150MPa、所述硫化的温度为110~190°C、时间为15_120mino
[0012]本发明所述的制备方法优选所述组成和质量份数的组份为:
[0013]
橡胶100
硫磺0.5~3
氧化锌2~5
促进剂0.5~3
防老剂0.5~3
硬脂酸I~2
润滑剂I~15
炭黑40~90
功能剂IO~30 ?
[0014]本发明所述的制备方法优选所述模压的压力为10~30MPa、所述硫化的温度为140 ~160°C、时间为 20 ~40min。
[0015]本发明所述的制备方法优选所述橡胶为NBR，通常NBR中丙烯腈基团(CN)的含量为15~50%，均可适用于本发明，本发明优选为CN含量为25~40%的NBR，更优选为CN含量为25~30%的NBR。
[0016]本发明所述的制备方法优选所述促进剂选自N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ),N, N- 二环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(DZ)、2- (4-吗啉基硫醇基)苯并噻唑(NOBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)、2-硫醇基苯并噻唑(M)、二硫化二苯并噻唑(DM)、一硫化四甲基秋兰姆(TMTM)、一硫化四丁基秋兰姆(TBTS)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD )、二硫化四丁基秋兰姆(TBTD )和四硫化四甲基秋兰姆(TMTT )中的一种或几种的混合物。
[0017]本发明所述的制备方法优选所述防老剂选自N-苯基-α -萘胺、N-苯基_β -萘胺、2，2，4-三甲基-1，2- 二氢化喹啉聚合体(RD和124)、丙酮与二苯胺高温缩合物(BLE)、2-硫醇基苯并咪唑(MB )、2-硫醇基苯并咪唑锌盐(MBZ )、N，N' -二乙基二硫代氨基甲酸镍(NEC)、N，N' -二丁基二硫代氨基甲酸镍(NBC)、N-环己基-N'-苯基对苯二胺(4010)、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺(4010NA)和N- (1，3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺(4020)中的一种或几种的混合物。
[0018]本发明所述的制备方法优选所述润滑剂选自古马隆和松焦油中的一种或两种的混合物。
[0019]本发明所述的制备方法优选所述炭黑选自超耐磨炉黑、中超耐磨炉黑、高耐磨炉黑、通用炉黑和半补强炉黑中的一种或几种的混合物。
[0020]本发明所述的制备方法优选所述功能剂选自二硫化钥、石墨、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、玻璃纤维、碳纤维、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须和氢氧化镁晶须中的一种或几种的混合物。
[0021]所述超高分子量聚乙烯是指分子量在100万以上的聚乙烯。
[0022]本发明所述的制备方法优选所述氧化锌为颗粒或晶须。
[0023]有益效果
[0024]①本发明制备的橡胶轴承，以NBR为基体，通过填加各种助剂，经混炼、模压硫化成型制备水润滑橡胶轴承，尤其优化了功能剂的添加量，制备出具有很低的摩擦系数和磨损量的橡胶轴承，特别验证了该橡胶轴承在海水中也显示出良好的耐摩擦、耐磨耗性能；
[0025]②本发明所制备的橡胶轴承，克服了金属轴承不耐腐蚀、对固体颗粒敏感、抗振动和冲击性能差的缺点，特别适用于海水条件下使用，在众多领域可取代金属轴承；
[0026]③本发明所述制备方法制备的橡胶轴承可用于矿山开采、水利灌溉、国防装备等领域，而且因其具有良好的耐海水腐蚀性能，还可广泛用于深海潜水器、水下机器人、海底石油钻探以及船舶运输等领域。
【具体实施方式】
[0027]下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0028]对比例I
[0029]不加功能剂，促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)，防老剂为2，2，4_三甲基-1，2- 二氢化喹啉聚合体(RD)，润滑剂为古马隆，炭黑为中超耐磨炉黑N220，炭黑加入份数分别为70、80、90、100、120和140，配方如下:
[0030]
NBR 橡胶(牌号 JSR240，CN 含量 26%)100
硫磺1.5
氧化锌5
CZ0.7
RD1
硬脂酸1[0031]
【权利要求】
1.一种水润滑橡胶轴承的制备方法，其特征在于将以下组成和质量份数的组份经混炼、模压、硫化成型制得，橡胶100硫磺0.5~5氧化锌2~IO促进剂0.5~4防老剂0.5~4硬脂酸1~2润滑剂丨~30炭黑40~90功能剂5~100 所述模压的压力为5~150MPa、所述硫化的温度为110~190°C、时间为15_120min。
2.根据权利要求1所述的制 备方法，其特征在于所述组成和质量份数的组份为:橡胶100硫磺0.5~3氧化锌2~5促进剂0.5~3防老剂0.5~3硬脂酸I~2润滑剂I~15炭黑40~90功能剂IO~30 ?
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述模压的压力为10~30MPa、所述硫化的温度为140~160°C、时间为20~40min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述橡胶为丁腈橡胶，所述丁腈橡胶中丙烯腈基团的含量为25~40%。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述促进剂选自N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N, N- 二环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2- (4-吗啉基硫醇基)苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、一硫化四甲基秋兰姆、一硫化四丁基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆和四硫化四甲基秋兰姆中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述防老剂选自N-苯基-α-萘胺、N-苯基-β -萘胺、2，2，4-三甲基-1，2- 二氢化喹啉聚合体、丙酮与二苯胺高温缩合物、2-硫醇基苯并咪唑、2-硫醇基苯并咪唑锌盐、N，N' - 二乙基二硫代氨基甲酸镍、N，N' -二丁基二硫代氨基甲酸镍、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺和N- (1，3-二甲基丁基)-& -苯基对苯二胺中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述润滑剂选自古马隆和松焦油中的一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述炭黑选自超耐磨炉黑、中超耐磨炉黑、高耐磨炉黑、通用炉黑和半补强炉黑中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述功能剂选自二硫化钥、石墨、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、玻璃纤维、碳纤维、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须和氢氧化镁晶须中的一种或几种的混合物。.
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述氧化锌为颗粒或晶须。
【文档编号】C08K3/06GK103467795SQ201310429927
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】廖明义, 辛波, 励琦彪 申请人:大连海事大学