CN1098877C - 舰船艉轴承用高分子材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舰船艉轴承用高分子材料，该材料含有95～60%(重量百分数)的己内酰胺单体(A)，5～40%(重量百分数)的长链活化剂(B)，并添加(A)和(B)总量0.23～0.30%(重量百分数)氢氧化钠、(A)总量0.02～0.05%(重量是分数)晶核试剂、(A)和(B)总量2～3%(重量百分数)的油化合物，(B)可为聚醚型或聚酯型，晶核试剂可为酞菁蓝或炭黑，油化合物可为纯净机械油加表面活性剂，制成的艉轴承可适应各种环境，且磨耗小，并可适应各种水润滑轴承。

Description

舰船艉轴承用高分子材料

本发明涉及一种用于制造舰船艉轴承的己内酰胺为基料的聚合物。

现有的舰船艉轴承，其润滑方式有油润滑和水润滑两种，其中油润滑的艉轴承，结构上必须配置艉轴密封装置，它不仅艉轴结构复杂化，而且难以保证不漏泄，危害舰船隐蔽性和污染性和污染环境；为此，水润滑的艉轴承日益为人们重视，既可避免水域遭油污染，又能提高舰船隐蔽性；但是水润滑艉轴承的关键技术是轴承材料的选择，早期，选用铁梨木作为艉轴承材料，其效果良好，却随着该木材资源的日益枯竭而无法维继，代之而用的橡胶轴承，虽然价格不高，但其承载能力较低、易老化，因而也难以获得广泛使用。

随着技术的进步，艉轴承采用高分子材料，颇受人重视，其中加拿大赛龙(THORDON)轴承公司在研究非金属弹性材料方面，已取得了较大进步，但是，该类型艉轴承在抗冲击强度和断裂伸长率、机械强度等方面尚嫌不足，尤其是其摩损特性较差，对舰船艉轴的损伤较大，则是急待改进的问题。

本发明的目的是要提供一种改进的舰船艉轴承用高分子材料，它既能适应水润滑工况，又具有较高的冲击强度与断裂伸长率和机械强度，具有优良的摩擦磨损特性及低温性能以满足特殊环境和恶劣工况要求。

为达到上述目的，舰船艉轴承用高分子材料包含有95～60％(重量百分数)的己内酰胺单体(A)，和5～40％(重量百分数)的长链活化剂(B)，并加入(A)和(B)总量的0.23～0.30％(重量百分数)氢氧化钠，再加入(A)总量的0.02～0.05％(重量百分数)晶核试剂，以及加入(A)和(B)总量的2～3(重量百分数)油化合物。

长链活化剂(B)可为聚醚型或聚酯型，晶核试剂可为酞菁蓝或炭黑，油化合物可为纯净机械油、白油或扩散泵油添加表面活性剂。

本发明的己内酰胺单体是嵌段共聚体的基料，其长链活化剂可占嵌段共聚体，直接引发己内酰胺的阴离子聚合，合成己内酰胺/聚醚或聚酯的多嵌段共聚物，这种共聚物由己内酰胺硬链段提供材料的强度、刚度、模量、熔点、结晶度等，而由聚醚或聚酯软链段提供材料的冲击性、柔性、低温性能等，使艉轴承用高分子材料具有刚柔并济的特点，其添加的氢氧化钠则可选择其用量控制材料的聚合度，以使其在不同操作条件下，保持制品性能的稳定，晶核试剂的加入，则可改善材料的常温性能，其油化合物的添加，可降低材料的摩擦系数，减少对艉轴的磨损，并同时提高材料的耐磨性，降低吸水率，提高制品尺寸稳定性，也可提高轴承的热变形温度，从而使其成为舰船艉轴承的理想用材。

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例的流程图。

图2是本发明又一实施例的流程图。

本发明舰船艉轴承用高分子材料，包含有：

基料，己内酰胺单体(A)，含量为95～60％(重量百分数)，其为工业级白色粉末或片状结晶体，手感油性，易溶于水或乙醇等有机溶剂；

长链活化剂，包括有聚醚型长链活化剂或聚酯型长链活化剂，呈乳白色块状，易受潮，长链活化剂形成嵌段共聚体，其直接引发基料己内酰胺单体的阴离子聚合，合成己内酰胺/聚醚或聚酯的多嵌段共聚物，这种共聚物由己内酰胺硬链段提供舰船艉轴承用高分子材料的强度、刚度、模量、熔点、结晶度等，而由聚醚或聚酯软链段提供材料的抗冲击性、柔韧性、低温性能等，因而，使己内酰胺/聚醚或聚酯的多嵌段共聚物具有刚柔并济的特点；

长链活化剂的含量对共聚体力学性能的影响(干态)，如下表所示：从表中可以清楚看出，随着长链活化剂在共聚体中含量的增加，材料的硬度和拉伸强度降低，而断裂伸长率及冲击强度增强；显然，舰船艉轴承用高分子材料，可利用长链活化剂提供软链段的添加量调节，以求达到实际工况所需的最佳性能；

长链活化剂的含量对共聚体热性能的影响如下表所示：

从表中可以清楚看出，随着软链段含量增加，嵌段共聚体的熔点、结晶度逐渐降低，即引入软链段后，己内酰胺所占份率下降，共聚物结晶度降低，己内酰胺结晶硬粒子由连续相转换为分散相，失去了支撑作用；随着软链段的增多，链段运动和链间滑移更易实现，因此，其维卡软化点也不断降低；

氢氧化钠，其添加量为己内酰胺单体(A)和长链活化剂(B)总量的0.23～0.30％(重量百分数)，其用量可视制备的工作环境湿度选取。

晶核试剂，可选用酞菁蓝或炭黑，其添加量为己内酰胺单体(A)总量的0.02～0.05％(重量百分数)，己内酰胺聚合体的球晶直径可随晶核试剂添加量的增加而减小，晶核试剂的粒径则应控制不大于10μm，酞菁蓝的加入，可改善舰船艉轴承用高分子材料的常温性能；当取用炭黑做晶核试剂时，可和六甲基磷酰三胺一起配制成黑色色浆使用，二者的比例是炭黑为1六甲基磷酰三胺为3；

油化合物，可选用机械油、白油、扩散泵油等纯净润滑油再加适量表面活性剂，其添加量为己内酰胺单体(A)和长链活化剂(B)总量的2～3％(重量百分数)，油化合物可降低材料的摩擦系数，从而减小艉轴的磨耗量，并可提高轴承的耐磨性，降低吸水率可保持轴承尺寸稳定，并可提高热变形温度，使轴与轴承可获得最佳的运转条件；活化合物和表面活性剂的比例是1∶0.012～1∶0.05。

下面对舰船艉轴承用高分子材料的制备方法分别作详细说明：

实施例1，其总投料量为1000g，其中己内酰胺单体(A)为800g(点总量80％)，长链活性剂(B)为200g(占总量20％)，添加氢氧化钠2.5g、晶核试剂0.16g、油化合物25g。其流程(如图1)是：

加料1、1’——在甲罐1内投入己内酰胺单体(A)600g，在乙罐1’内投入己内酰胺单体(A)200g；

真空熔料脱水2、2’——甲、乙两罐同时在140±2℃、≤10mmHg真空条件下，脱水5～6分钟；

加添加剂3、3，——甲、乙两罐迅速解除真空，分别在甲罐加长链活性剂，酞菁蓝和油化合物，在乙罐加氢氧化钠；

真空脱水4、4’——甲、乙两罐迅速重新启动真空，同时在140±2℃、≤10mmHg条件下，反应、脱水6～10分钟。

混合5——甲、乙两罐解除真空，将乙罐内的物料注入甲罐，并迅速摇匀；

共聚合成型6——经混合的物料注入已预热至168±3℃的模具内，保温不少于15分钟，成型脱模。

实施例2，其总投料量为5000g，其中己内酰胺单体(A)为4000g(占总量80％)，长链活性剂(B)为1000g(占总量20％)，添加氢氧化钠15g、晶核试剂0.8g、油化合物150g。其流程(如图2)是：

加料11、11’——在甲罐11内投入己内酰胺单体(A)3500g，在乙罐11’内投入己内酰胺单体(A)500g；

真空熔料脱水12、12’——甲、乙两罐同时在140±2℃、≤10mmHg真空条件下，脱水5～10分钟；

加添加剂13、13’——甲、乙两罐迅速解除真空，分别在甲罐13内投入已准备的长链活剂(B)(可将(B)在一不锈钢容器中先熔化)，炭黑和油化合物，在乙罐加氢氧化钠；

真空脱水14、14’——甲、乙两罐迅速重新启动真空，同时在140±2℃、≤10mmHg真空条件下脱水10分钟；

投料混合15——在离心浇铸设备中先充氮气置换其模具内的空气，然后将甲罐物料先注入已预热至175±5℃的模具内，后再将乙罐物料注入；

共聚合成型16、——经混合的物料在迅速启动的模具内作高速离心旋转，转动时间为5～6分钟，停转、保温15分钟，成型脱模。

上述制成的舰船艉轴承用高分子材料，可使艉轴承获得良好的性能，可适应各种不同的轴承环境工作条件下，既能使轴承的使用寿命延长，又可减小艉轴配合工作表面的磨损，该材料同样适用于水轮机、水泵等浸水工作的轴承，以及适应类似其他的水润滑轴承。

Claims (5)

1、一种舰船艉轴承用高分子材料，其特征在于由下列原料制成：

a.95～60％(重量百分数)的己内酰胺单体A；

b.5～40％(重量百分数)的长链活化剂B；

c.加入A和B总量的0.23～0.30％(重量百分数)氢氧化钠；

d.再加入A总量的0.02～0.05％(重量百分数)晶核试剂；

e.以及加入A和B总量的2～3％(重量百分数)油化合物。

2、根据权利要求1所述的高分子材料，其特征是长链活化剂B为聚醚型或聚酯型。

3、根据权利要求1所述的高分子材料，其特征是晶核试剂为酞菁蓝或炭黑。

4、根据权利要求1或3所述的高分子材料，其特征是晶核试剂炭黑和六甲基磷酰胺以1∶3的比例配制成黑色浆。

5、根据权利要求1所述的高分子材料，其特征是油化合物为纯净机械油、白油或扩散泵油添加表面活性剂，油化合物和表面活性剂的比例是1∶0.012～1∶0.05。

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