[发明专利]一种耐磨导热聚氨酯轴承及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于轻质耐磨材料领域，特别涉及一种耐磨导热聚氨酯轴承及其制备方法和应用。 

背景技术

进入二十一世纪，能源短缺和环境污染已成为全球性的难题。我国作为世界人口最多的新兴国家，能源和环境问题尤为突出。为此，国家“十二五”能源规划制定了“2020年非化石能源比重达到15%和碳减排40～45%的目标，重点发展清洁能源和非化石能源，如水电、风电、核电、太阳能和生物质能等”。其中发电设备是装备制造业和经济建设必不可缺的关键设备，而这些发电设备都涉及转动能转化为电能的易磨耗轴承部件。 

由于风力发电机常年在野外工作，工况条件比较恶劣，温度、湿度和轴承载荷变化很大，因此要求轴承有良好的密封性能和润滑性能、耐冲击、长寿命和高可靠性，现有风电设备轴承所用材料主要为金属、聚合物或复合材料等。与金属耐磨材料不同，聚合物基耐磨材料选材广泛，并且可以通过一次成型技术将多种材料复合到一起，使其兼具导热、耐磨和易加工等性能。 

由于水具有无污染、来源广泛、节省能源、安全性、难燃性等特性是最具有发展潜力的润滑介质，因此为了降低或减少各种摩擦副因运动而产生的摩擦、磨损、振动、冲击、噪声、无功能耗、可靠性差和寿命较短等问题，节省大量油料和贵重有色金属等战略资源，特别是为了净化和保护江河湖海水资源等人类赖以生存的环境，如何利用水替代油作为各种水中机械传动系统润滑介质的研究课题引起人们的普遍关注。最初的轴承材料多采用金属和木质，但都出现磨损严重的现象，后来又发展用橡胶轴承。现在水润滑轴承材料主要有金属、塑料、陶瓷和橡胶等。这几类材料各有利弊。金属材料的特性弹性系数和 硬度高，不大适用于流体润滑条件，此外金属的自润滑性能较差，并且金属的腐蚀严重，在实际应用中需要选用价高的铜材并做相应的防腐处理，使用成本高；陶瓷材料的缺点是耐冲击性差；塑料材料由于自身具有润滑性，可同时用于流体润滑条件和边界润滑条件，现有在水下滑动轴承中应用最多的塑料轴承是酚醛树脂轴承和氟化乙烯树脂轴承，存在的主要问题是酚醛树脂等有吸水性，必须注意由间隙缩小造成的抱轴问题，而氟化乙烯树脂轴承的摩擦和磨损比较大；橡胶材料的优点在于能够有效地吸收振动、减小噪声、耐磨、降低磨损，缺点是干摩擦性能差，使用时需从外部充分地给水。综合以上几种材料的优缺点，目前水润滑轴承选用的材料需要同时具有高强、高模、刚韧并具有适度弹性，耐温、抗磨、耐腐蚀等特性。 

因此综合考虑风电轴承和水电轴承的使用要求，选用聚氨酯作为轻质耐磨轴承的基材。聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的高分子材料。在具备一定弹性的同时，它还具有很好的耐磨、耐温和抗撕裂等性能。此外高分子材料具有明显的粘弹性能，它能在玻璃化转变温度（Tg）范围内吸收部分振动能，再以热的形式释放出去产生力学损耗，使材料具有一定的阻尼性能，可以很好地满足风电和水电设备用轴承的要求。但一般单组份高分子材料的Tg转变峰较窄，只有20～30℃，这种窄Tg使大多数均聚物不适于用作阻尼材料。有研究报道采用共混和共聚的多相体系可以达到扩大温度范围的目的，但往往由于相分离严重而显示两个分离窄的阻尼峰。而互穿聚合物网络（IPN）材料是将两种或两种以上交联聚合物共混，在聚合的同时伴随着交联，由于交联的引入限制相分离，增加组份间的相容性，相区大小由缠结链相互贯穿控制，是一类有可能得到具有较宽玻璃化损耗峰的优良聚合物阻尼材料。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种耐磨导热聚氨酯轴承的制备方法。 

本发明另一目的在于提供上述方法制备的耐磨导热聚氨酯轴承，该轴承质量轻、耐磨、导热、成本低、寿命长。 

本发明再一目的在于提供上述耐磨导热聚氨酯轴承在发动设备中的应用。 

本发明的目的通过下述方案实现： 

一种耐磨导热聚氨酯轴承的制备方法，包括以下步骤：将纤维浸渍到共聚物中，超声分散后，加入聚氨酯预聚体、固化剂、导热填料混合后真空脱气，倒入预热模具，加热固化，冷却，脱模，得到耐磨导热聚氨酯轴承。 

所述的共聚物指乙烯类单体或环氧树脂。 

所述的乙烯类单体指苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。 

所述的环氧树脂指环氧树脂E-51或环氧树脂E-44。 

所用共聚体的量为聚氨酯预聚体和固化剂总重量的10～50%，优选为15～40%。 

所述的纤维指kevlar纤维或剑麻纤维。 

所用纤维的量为聚氨酯预聚体和固化剂总重量的0.5～5%，优选为0.5～3%。