新型絕緣軸承用樹脂、合成工藝及其用途的製作方法
2023-05-29 14:52:11 1
專利名稱：新型絕緣軸承用樹脂、合成工藝及其用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型絕緣軸承用樹脂，即一種無機納米雜化樹脂的製備工 藝，並將其應用到絕緣軸承外套絕緣層。
背景技術：
絕緣軸承是集機械、電子、材料等多科學技術為一體的全新軸承產品，與 傳統軸承相比，最大的特點是具有絕緣性好、可靠性高等優點，可以防止軸承 電蝕損傷。
電蝕是由於電流通過軸承內部時，穿透軌道面與滾動體間接觸面的薄油膜 層面而發生放電，繼而其表面局部融化，發生凹凸狀的損傷現象，在不同情況 下，也會出現像洗衣板狀損傷。發生電蝕後，將導致音響故障，如不處理，則 產生旋轉不良，最壞情況下，將導致不能旋轉之類的重大損傷。
該產品廣泛應用於鐵路運輸、電力、煤炭等行業，市場需求十分看好。國 內瓦軸集團和洛軸集團報導了陶瓷絕緣軸承研製成功，以樹脂膜作為絕緣軸承 外套絕緣層的研製尚未見報導。據文獻報導國外只有日本NSK公司開發出pps (聚苯硫醚)樹脂膜絕緣軸承。
發明內容
本發明的目的是提供一種製造成本低，適宜批量生產，且絕緣性能更好、 更可靠的無機納米雜化樹脂，並將其作為絕緣軸承外套的絕緣層。
上述的目的通過以下的技術方案實現
新型絕緣軸承用樹脂，其組成包括採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧 化二鋁溶膠、合成聚醯胺酸、二氧化矽和三氧化二鋁溶膠分散在聚醯胺酸溶液 中，採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧化二鋁溶膠，用均苯四甲酸二酐和二 氨基二苯醚合成聚醯胺酸，把兩種溶膠以重量比4: 1和總溶膠含量為4-6%的混 合溶膠均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的採用溶膠-凝膠法製備二氧 化矽是將37ml的正矽酸乙酯TE0S和4. 8ml的N， N-二甲基乙醯胺DMAc加入三口瓶中水浴加熱並冷凝回流，攪拌均勻，待三口瓶內溶液的溫度達到82'C後， 加入0. 4ml鹽酸和6ml蒸餾水的混合物，充分反應，出現暴沸現象後，繼續反 應一個小時，靜置獲得無色透明矽溶膠；所述的製備三氧化二鋁溶膠是將水浴 溫度控制為90'C 95°C，將磨好已乾燥的異丙醇鋁和8(TC預熱的蒸餾水混合攪 拌1小時後，每隔半小時加入催化劑硝酸若干滴，不斷攪拌反應，0.2ml硝酸分 三次加完後，再繼續攪拌一個小時，最後形成白色透明的溶膠，靜置待用。
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的合成聚醯胺酸是將4， 4' -二氨基二苯基醚ODA溶於50ml的N， N-二甲基乙醯胺DMAc中攪拌使其完全溶解， 再向該溶液少量多次、均勻的加入均苯四甲酸二酐PDMA，使其完全反應，直到 加入的PDMA摩爾量與4， 4' -二氨基二苯基醚ODA相當，繼續攪拌一定時間後， 過濾去除雜質及氣泡，聚醯胺酸膠液的固體含量為8%-12%。
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的二氧化矽和三氧化二鋁溶 膠分散在聚醯胺酸溶液中是將矽溶膠和鋁溶膠分別按重量比4: 1稱量準確放入 稱量瓶內，首先將鋁溶膠的三分之一加到矽溶膠中去，攪拌均勻後，然後將剩 餘的鋁溶膠逐滴加入到混合溶膠中並邊攪拌邊進行超聲，待兩種溶膠混合均勻 成為白色透明的均一溶膠後，放置半小時後待用，在合成聚醯胺酸過程中，按 聚醯胺酸質量的4%-6%加入混合溶膠，使其均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
新型絕緣軸承用樹脂作為絕緣軸承外套絕緣層方面的應用。
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1.軸承上產生的損傷通常是剝落、燒傷或明顯的音響故障等，其原因也多 種多樣。這類損失之一是稱為電蝕，電蝕是由於電流通過軸承內部時，穿透軌 道面與滾動體間接觸面的薄油膜層面而發生放電，繼而其表面局部融化，發生 凹凸狀的損傷現象，在不同情況下，也會出現像洗衣板狀損傷。發生電蝕後， 將導致音響故障，如不處理，則產生旋轉不良，最壞情況下，將導致不能旋轉 之類的重大損傷。 一直以來，電蝕被認為是鐵路、電機、煤炭等相關行業中所 用軸承的主要損傷，如隨著電氣化車輛維修周期的延長，還有最近需求量明顯 增加的風力機用軸承，要求安全性能好，而且使用壽命長，電蝕問題得以重視。
要使電流不通過軸承內部，大致有2種方法 一是通過在軸承外圍結構上下功夫，設置另外的接地裝置；另一種方法是通過絕緣體切斷電流，前一種方法很 難說是十分可靠的措施，而確實地截斷流動在軸承內電流的方法應該是軸承絕 緣化。
目前，防止軸承電蝕損傷的絕緣軸承有兩大類陶瓷絕緣軸承和樹脂絕緣軸 承。陶瓷絕緣軸承又分兩類， 一類是陶瓷噴塗絕緣軸承，使用等離子體噴塗法, 把氧化鋁為主的陶瓷粉末從外圈外逕到側面進行塗覆，另一類是混合軸承，其 軸承套圈採用軸承鋼製造，而滾動體是陶瓷(氧化矽)球或磙子。樹脂絕緣軸 承只有日本的NSK公司報導了 PPS (聚苯硫醚)樹脂絕緣軸承，其是通過注射 膜塑成型法將PPS機械的黏附在軸承外環外周面上。樹脂絕緣軸承與陶瓷絕緣 軸承相比，具有價格低、絕緣性更好、容易製造、適宜於大批量軸承加工的特 點。採用本案製備的無機納米雜化樹脂膜絕緣軸承與聚苯硫醚樹脂絕緣軸承相 比，具有製造設備投入少、耐電強度更高的優點，並可以克服PPS樹脂韌性稍 有不足的缺點，避免落下實驗時外表面倒角部分產生凹坑和微小裂紋，雜化樹 脂膜僅30 U m即可滿足性能要求，而PPS樹脂絕緣層厚達0.8 lmm。
本發明的
具體實施例方式
實施例1:
新型絕緣軸承用樹脂，其組成包括採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧 化二鋁溶膠、合成聚醯胺酸、二氧化矽和三氧化二鋁溶膠分散在聚醯胺酸溶液
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幹，術用裕股—激収、汰制舍一執Hi庇邪二羊U^—照滑儀，W^不l^卞敗一町々w一 氨基二苯醚合成聚醯胺酸，把兩種溶膠以重量比4: 1和總溶膠含量為4_6%的混 合溶膠均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的採用溶膠-凝膠法製備二氧 化矽是將37ml的正矽酸乙酯TE0S和4. 8ml的N, N-二甲基乙醯胺DMAc加入三 口瓶中水浴加熱並冷凝回流，攪拌均勻，待三口瓶內溶液的溫度達到82。C後， 加入0.4ml鹽酸和6ml蒸餾水的混合物，充分反應，出現暴沸現象後，繼續反 應一個小時，靜置獲得無色透明矽溶膠；所述的製備三氧化二鋁溶膠是將水浴 溫度控制為9(TC 95'C，將磨好已乾燥的異丙醇鋁和80'C預熱的蒸餾水混合攪 拌1小時後，每隔半小時加入催化劑硝酸若干滴，不斷攪拌反應，0.2ml硝酸分三次加完後，再繼續攪拌一個小時，最後形成白色透明的溶膠，靜置待用。
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的合成聚醯胺酸是將4, 4' -二氨基二苯基醚0DA溶於50ml的N， N-二甲基乙醯胺DMAc中攪拌使其完全溶解， 再向該溶液少量多次、均勻的加入均苯四甲酸二酐PDMA,使其完全反應，直到 加入的PDMA摩爾量與4， 4' -二氨基二苯基醚ODA相當，繼續攪拌一定時間後， 過濾去除雜質及氣泡，聚醯胺酸膠液的固體含量為8%-12%。
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的二氧化矽和三氧化二鋁溶 膠分散在聚醯胺酸溶液中是將矽溶膠和鋁溶膠分別按重量比4: 1稱量準確放入 稱量瓶內，首先將鋁溶膠的三分之一加到矽溶膠中去，攪拌均勻後，然後將剩 餘的鋁溶膠逐滴加入到混合溶膠中並邊攪拌邊進行超聲，待兩種溶膠混合均勻 成為白色透明的均一溶膠後，放置半小時後待用，在合成聚醯胺酸過程中，按 聚醯胺酸質量的4%-6%加入混合溶膠，使其均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
新型絕緣軸承用樹脂作為絕緣軸承外套絕緣層方面的應用。
實施例2:
新型絕緣軸承用樹脂，其組成包括採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧
化二鋁溶膠、合成聚醯胺酸、二氧化矽和三氧化二鋁溶膠分散在聚醯胺酸溶液 中，採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧化二鋁溶膠，用均苯四甲酸二酐和二
氨基二苯醚合成聚醯胺酸，把兩種溶膠以重量比4: 1和總溶膠含量為4-6%的混
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實施例3:
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的採用溶膠-凝膠法製備二氧 化矽是將37ml的正矽酸乙酯TE0S和4. 8ml的N， N-二甲基乙醯胺DMAc加入三 口瓶中水浴加熱並冷凝回流，攪拌均勻，待三口瓶內溶液的溫度達到82-C後， 加入0.4ml鹽酸和6ml蒸餾水的混合物，充分反應，出現暴沸現象後，繼續反 應一個小時，靜置獲得無色透明矽溶膠；所述的製備三氧化二鋁溶膠是將水浴 溫度控制為90'C 95"C，將磨好已乾燥的異丙醇鋁和80'C預熱的蒸餾水混合攪 拌1小時後，每隔半小時加入催化劑硝酸若干滴，不斷攪拌反應，0.2ml硝酸分 三次加完後，再繼續攪拌一個小時，最後形成白色透明的溶膠，靜置待用。所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的合成聚醯胺酸是將4， 4' -二氨基二苯基醚0DA溶於50ml的N， N-二甲基乙醯胺DMAc中攪拌使其完全溶解， 再向該溶液少量多次、均勻的加入均苯四甲酸二酐PDMA，使其完全反應，直到 加入的PDMA摩爾量與4， 4' -二氨基二苯基醚ODA相當，繼續攪拌一定時間後， 過濾去除雜質及氣泡，聚醯胺酸膠液的固體含量為896-12%。
所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，所述的二氧化矽和三氧化二鋁溶 膠分散在聚醯胺酸溶液中是將矽溶膠和鋁溶膠分別按重量比4: 1稱量準確放入 稱量瓶內，首先將鋁溶膠的三分之一加到矽溶膠中去，攪拌均勻後，然後將剩 餘的鋁溶膠逐滴加入到混合溶膠中並邊攪拌邊進行超聲，待兩種溶膠混合均勻 成為白色透明的均一溶膠後，放置半小時後待用，在合成聚醯胺酸過程中，按 聚醯胺酸質量的4%-6%加入混合溶膠，使其均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
實施例4:
新型絕緣軸承用樹脂作為絕緣軸承外套絕緣層方面的應用。
權利要求
1. 一種新型絕緣軸承用樹脂，其組成包括採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧化二鋁溶膠、合成聚醯胺酸、二氧化矽和三氧化二鋁溶膠分散在聚醯胺酸溶液中，其特徵是採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧化二鋁溶膠，用均苯四甲酸二酐和二氨基二苯醚合成聚醯胺酸，把兩種溶膠以重量比41和總溶膠含量為4-6％的混合溶膠均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
2. —種權利要求1所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，其特徵是所 述的採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽是將37ml的正矽酸乙酯TE0S和4. 8ml的N， N-二甲基乙醯胺DMAc加入三口瓶中水浴加熱並冷凝回流，攪拌均勻，待三口瓶 內溶液的溫度達到82'C後，加入0. 4ml鹽酸和6ml蒸餾水的混合物，充分反應， 出現暴沸現象後，繼續反應一個小時，靜置獲得無色透明矽溶膠；所述的製備 三氧化二鋁溶膠是將水浴溫度控制為90'C 95'C，將磨好已乾燥的異丙醇鋁和 80'C預熱的蒸餾水混合攪拌1小時後，每隔半小時加入催化劑硝酸若干滴，不 斷攪拌反應，0.2ml硝酸分三次加完後，再繼續攪拌一個小時，最後形成白色透 明的溶膠，靜置待用。
3. 根據權利要求1或2所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，其特徵是 所述的合成聚醯胺酸是將4, 4' -二氨基二苯基醚ODA溶於50ml的N， N-二甲 基乙醯胺DMAc中攪拌使其完全溶解，再向該溶液少量多次、均勻的加入均苯四 甲酸二酐PDMA，使其完全反應，直到加入的PDMA摩爾量與4， 4' -二氨基二苯 基醚ODA相當，繼續攪拌一定時間後，過濾去除雜質及氣泡，聚醯胺酸膠液的 固體含量為8%-12%。
4. 根據權利要求1或2所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，其特徵是 所述的二氧化矽和三氧化二鋁溶膠分散在聚醯胺酸溶液中是將矽溶膠和鋁溶膠分別按重量比4: l稱量準確放入稱量瓶內，首先將鋁溶膠的三分之一加到矽溶膠中去，攪拌均勻後，然後將剩餘的鋁溶膠逐滴加入到混合溶膠中並邊攪拌邊 進行超聲，待兩種溶膠混合均勻成為白色透明的均一溶膠後，放置半小時後待用，在合成聚醯胺酸過程中，按聚醯胺酸質量的4%-6%加入混合溶膠，使其均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
5. 根據權利要求3所述的新型絕緣軸承用樹脂的合成工藝，其特徵是所述的二氧化矽和三氧化二鋁溶膠分散在聚醯胺酸溶液中是將矽溶膠和鋁溶膠分 別按重量比4: l稱量準確放入稱量瓶內，首先將鋁溶膠的三分之一加到矽溶膠 中去，攪拌均勻後，然後將剩餘的鋁溶膠逐滴加入到混合溶膠中並邊攪拌邊進 行超聲，待兩種溶膠混合均勻成為白色透明的均一溶膠後，放置半小時後待用， 在合成聚醯胺酸過程中，按聚醯胺酸質量的4%-6%加入混合溶膠，使其均勻分散在聚醯胺酸溶液中。
6. —種新型絕緣軸承用樹脂作為絕緣軸承外套絕緣層方面的應用。
全文摘要
新型絕緣軸承用樹脂、合成工藝及其用途。絕緣軸承是集機械、電子、材料等多科學技術為一體的全新軸承產品，與傳統軸承相比，最大的特點是具有絕緣性好、可靠性高等優點，可以防止軸承電蝕損傷。本發明組成包括採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧化二鋁溶膠、合成聚醯胺酸、二氧化矽和三氧化二鋁溶膠分散在聚醯胺酸溶液中，採用溶膠-凝膠法製備二氧化矽和三氧化二鋁溶膠，用均苯四甲酸二酐和二氨基二苯醚合成聚醯胺酸，把兩種溶膠以重量比4∶1和總溶膠含量為4％-6％均勻分散在聚醯胺酸溶液中。本發明涉及材料領域具體涉及無機納米雜化樹脂的製備工藝，並將其應用到絕緣軸承外套絕緣層。
文檔編號F16C33/62GK101412848SQ20071014441
公開日2009年4月22日 申請日期2007年9月30日 優先權日2007年9月30日
發明者劉立柱, 宋玉俠, 崔巍巍, 朱興松, 蕾 趙, 琳 高 申請人:哈爾濱理工大學