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1、80工程塑料应用2010年,第38卷,第1期滑动轴承聚合物基自润滑材料的开发与应用进展刘勇蒋斌郝明凤丁玉梅杨卫民屈兴荣(北京化工大学机电工程学院,北京100029)(大连润宝复合轴承有限公司,大连116100)摘要介绍聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚酰胺、聚甲醛、聚酰亚胺等滑动轴承用自润滑材料的研究开发情况、性能特点及用途,重点介绍了聚醚醚酮基复合材料的共混改性、纤维增强改性、填充改性和表面改性等方面的研究进展和应用情况,并提出了自润滑材料今后的发展方向。关键词聚合物基复合材料自润滑滑动轴承聚醚醚酮滑动轴承是在滑动摩擦条件下工作的轴承,也称平面轴擦系数,其中CF增强PTFE
2、复合材料的摩擦性能最好,PTW承。轴被轴承支承的部分称为轴颈,与轴颈相配的零件称为增强型最差。这些填充材料均使PTFE的磨损量降低了2个轴瓦(轴套、轴承套)。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其数量级,其中GF的减磨效果最好,而PTW的减磨效果最差。[4]内表面上浇铸、涂覆或复合的减摩材料层称轴承衬。轴瓦和吴良奎等研究了聚苯酯(聚对羟基苯甲酸酯)填充PTFE轴承衬材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承形式简单、接触体系,发现随着聚苯酯含量的增加,复合材料的摩擦系数逐面积大、工作平稳可靠、无噪声。在液体润滑条件下,滑动表渐增大,但总体上比较小(<0.14),表现出了较好的摩擦性
3、面被润滑油分开而不直接接触,可大大降低摩擦损失和表面能,同时复合材料的耐磨性随聚苯酯含量的增加而增大,承[5]磨损,另外油膜还具有一定的吸振能力。因此它被广泛应用载能力增加,材料抵抗微切削的能力增大。蔡立芳等采用在内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方聚苯酯对PTFE进行改性,并对改性后复合材料的导热及摩面。滑动轴承的缺点是无法保持足够的润滑油储备,且启动擦学性能进行了研究。发现当聚苯酯与PTFE的质量比为52摩擦阻力较大,一旦润滑油不足,将产生严重磨损并导致失∶100时,复合材料的热扩散率可达2.646mm/s,导热性能效。而采用具有自润滑功能的滑动
4、轴承材料,能有效降低启显著提高,耐磨性提高了20倍。聚苯酯改性PTFE的摩擦磨[6]动摩擦阻力,且在无润滑油的特殊情况下能短时间甚至长期损性能虽有所改善,但力学性能却有所下降。陈刚研究了正常运行。因此具有自润滑功能的滑动轴承材料成为国内铜粉、GF、石墨、CF和碳纳米管等填充PTFE的摩擦磨损性[1-3]外竞相研究的热点之一。能并提出了相应的磨损机理。笔者开发了一种PTFE纤维与当前具有自润滑功能的轴承材料主要有金属基、陶瓷基芳纶纤维的混编物,并将混编物粘结到钢背上制成了自润滑和聚合物基复合材料。金属基复合材料主要有粉末冶金整滑动轴承,其不仅有低的摩擦系数,还大大提高
5、了耐磨性。体烧结型、镶嵌型、梯度自润滑型等;陶瓷基复合材料主要有2PA轴承材料Si3N4基、SiC基等;聚合物基复合材料采用的基体主要有聚最早工业化生产的PA品种为PA66,美国杜邦公司于四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺1937年公布第一个专利,制得PA66纤维样品,1938年建立(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚酯、酚醛树脂、聚砜、聚醚醚酮了试验工厂,1939年工业化生产装置投入运转。1958年我[7](PEEK)等。笔者现对常用的聚合物基自润滑材料的性能、国试制成功PA1010。由于PA特殊的分子结构和结晶形特点及应用开发情况进行综
6、述。态,其具有良好的力学性能、耐磨、耐油、可在-40～105℃的1PTFE轴承材料温度下工作、耐化学药品性好、抗蠕变性能好等特点。其缺1945年,美国杜邦公司首先开发生产出PTFE。纯PTFE点是易吸水,可溶于大部分有机溶剂,没有足够强的耐环境[8]是目前已知固体工程材料中摩擦系数最低的,具有优异的热能力和不能满足高加工精度要求。纤维、石墨、PTFE和二稳定性和耐化学药品性,但其拉伸强度仅为21～28MPa,弯硫化钼等可提高PA的耐热性能,降低其热膨胀系数,使其达曲强度为11～14MPa,断裂伸长率为250%～300%,且硬度到极高的PV值,可作为一种性能较好的自润
7、滑轴承材料。低、蠕变较大、回弹性较差、导热性差、耐磨性也很低。用玻如美国明尼苏达州的RTP公司推出了一种填充芳香族纤维璃纤维(GF)、青铜粉、石墨、二硫化钼等填充PTFE后,其强和PTFE的系列PA配混料,用该配混料替代金属制作了轴度、刚度、抗蠕变性、耐磨性等有明显的提高,是理想的轴承承,发现芳香族纤维能提高轴承的耐磨性,并显著降低中间材料。也可用PI等耐高温材料作为改性剂填充PTFE,提高轴的表面磨损,而PTFE有内润滑作用,并赋予部件承受更大[9]其耐磨性,可适用于无油润滑条件下强腐蚀、高温等苛刻工的动态负荷能力,从而降低轴承与其它部件间的摩擦力。[3][1
