專利名稱：滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸承保持架材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料的制作方法。
背景技術(shù)：
高速精密滾動(dòng)軸承的保持架通常采用布基酚醛層壓材料。隨著軸承應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，現(xiàn)有布基酚醛層壓材料的機(jī)械強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)率、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等指標(biāo)已不能完全滿足高溫、高速下精密滾動(dòng)軸承的性能要求。特別是材料的使用溫度，現(xiàn)有布基酚醛層壓材料的最高使用溫度為150°C，不能滿足使用溫度> 150°C的高速精密滾動(dòng)軸承的要求。為此需要研制出一種適合高溫、高速條件下使用的保持架材料。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料的制作方法，根據(jù)該方法所制作的碳-酚醛層壓保持架材料能夠滿足高溫150 220°C、高速下精密滾動(dòng)軸承的性能要求，以提高精密滾動(dòng)軸承的使用壽命和可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料的制作方法，該制作方法以碳纖維布為基體，以配置的酚醛樹(shù)脂作為粘結(jié)體，通過(guò)碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂、熱壓卷繞成型和后固化得到碳-酚醛層壓保持架材料；其中在酚醛樹(shù)脂配置過(guò)程中涉及到苯酚、甲醛、氨水和無(wú)水乙醇，碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂過(guò)程中涉及到浸膠機(jī)及相關(guān)參數(shù)，熱壓卷繞成型過(guò)程中涉及到三輥卷管機(jī)及相關(guān)參數(shù)，后固化過(guò)程中涉及到恒溫干燥箱及相關(guān)參數(shù)；所述配制酚醛樹(shù)脂、 碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂、熱壓卷繞成型、后固化分述如下
①配制酚醛樹(shù)脂
將純度彡99%的苯酚和質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液按重量比1 : 1的比例倒入反應(yīng)器中并在70 80°C的溫度下進(jìn)行攪拌，然后按苯酚和甲醛溶液的總量加入6%的氨水并繼續(xù)進(jìn)行攪拌反應(yīng)生成混合樹(shù)脂，當(dāng)反應(yīng)器中的所述混合樹(shù)脂混濁點(diǎn)溫度達(dá)到57 64°C時(shí)停止攪拌，經(jīng)真空脫水后按所述混合樹(shù)脂總重的40%加入無(wú)水乙醇配制成酚醛樹(shù)脂；
②碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂
采用60 80支紗的碳纖維布并在浸膠機(jī)上浸漬所述酚醛樹(shù)脂，碳纖維布的層數(shù)> 2， 浸膠機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是刮膠輥間隙控制在0. 20 0. 30mm、烘干溫度控制在90 110°C、浸漬速度控制在1 2米/分；
③熱壓卷繞成型
采用熱卷法在三輥卷管機(jī)上進(jìn)行浸漬酚醛樹(shù)脂的碳纖維布熱壓卷繞成型制作成碳-酚醛層壓布管，三輥卷管機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是熱輥溫度控制在110 130°C、熱卷壓力控制在50 100N、熱卷速度控制在1 1. 5米/分、卷完后加速熱卷滾壓時(shí)間控制在1 2分鐘； ④后固化
將卷好的所述碳-酚醛層壓布管放入恒溫干燥箱內(nèi)后固化，恒溫干燥箱相關(guān)控制參數(shù)范圍是溫度100°C時(shí)固化2小時(shí)；溫度140°C時(shí)固化10小時(shí)；隨后冷卻至室溫后即得到滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
1、本發(fā)明的保持架材料是一種碳-酚醛層壓材料，這種材料耐高溫，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，并且具有高的熱傳導(dǎo)率。2、本發(fā)明的保持架材料與普通酚醛層壓材料相比，最大的不同在于本發(fā)明的碳-酚醛層壓保持架材料耐高溫范圍達(dá)150 220°C，但確具有低的熱膨脹系數(shù)，良好的熱力學(xué)性能。實(shí)踐證明，由碳-酚醛層壓材料所制造的保持架能滿足高溫、高速下滾動(dòng)軸承的使用要求。3、以碳纖維布為基體，以酚醛樹(shù)脂作為粘結(jié)體，將相鄰碳纖維布層牢固結(jié)合，產(chǎn)生較高的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，抗拉強(qiáng)度達(dá)到150MPa以上，彈性模量達(dá)到50GPa以上。4、由于材料的基體為碳纖維布，因而材料具有高的導(dǎo)熱系數(shù)和低的熱膨脹系數(shù)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料的制作方法，該制作方法以碳纖維布為基體，以配置的酚醛樹(shù)脂作為粘結(jié)體，通過(guò)碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂、熱壓卷繞成型和后固化得到碳-酚醛層壓保持架材料；其中在酚醛樹(shù)脂配置過(guò)程中涉及到苯酚、甲醛、 氨水和無(wú)水乙醇，碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂過(guò)程中涉及到浸膠機(jī)及相關(guān)參數(shù)，熱壓卷繞成型過(guò)程中涉及到三輥卷管機(jī)及相關(guān)參數(shù)，后固化過(guò)程中涉及到恒溫干燥箱及相關(guān)參數(shù)。實(shí)際上本發(fā)明的制作方法包括配制酚醛樹(shù)脂、碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂、熱壓卷繞成型、后固化這四個(gè)步驟。上述四個(gè)步驟中或多或少會(huì)涉及到一些現(xiàn)有技術(shù)，但通過(guò)上述四個(gè)步驟所得到碳-酚醛層壓保持架材料具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù)，其中本發(fā)明制作的碳-酚醛層壓保持架材料通過(guò)檢測(cè)，其使用溫度達(dá)到150 220°C，導(dǎo)熱系數(shù)彡0. 85 (W/ m-K)，熱膨脹系數(shù)彡1.0X (10_6/°C)，抗拉強(qiáng)度彡150Mpa，彈性模量彡50Gpa。這些性能參數(shù)是布基酚醛層壓材料所不能達(dá)到的，也不是通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的整合所能達(dá)到的，尤其是用于滾動(dòng)軸承的保持架材料。由于上述性能參數(shù)的提高或是降低，使得碳-酚醛層壓材料所制造的保持架能滿足高溫、高速下滾動(dòng)軸承的使用要求。實(shí)施例1
將純度>99%的苯酚和質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液按重量比1 : 1的比例倒入反應(yīng)器中并在70°C的溫度下進(jìn)行攪拌，然后按苯酚和甲醛溶液的總量加入6%的氨水并繼續(xù)進(jìn)行攪拌反應(yīng)生成混合樹(shù)脂，當(dāng)反應(yīng)器中的所述混合樹(shù)脂混濁點(diǎn)溫度達(dá)到57°C時(shí)停止攪拌，經(jīng)真空脫水后按所述混合樹(shù)脂總重的40%加入無(wú)水乙醇配制成酚醛樹(shù)脂。采用80支紗的碳纖維布并在浸膠機(jī)上浸漬所述酚醛樹(shù)脂，碳纖維布的層數(shù)=2，浸膠機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是刮膠輥間隙控制在0. 20mm、烘干溫度控制在90°C、浸漬速度控制在2米/分。
采用熱卷法在三輥卷管機(jī)上進(jìn)行浸漬酚醛樹(shù)脂的碳纖維布熱壓卷繞成型制作成碳-酚醛層壓布管，三輥卷管機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是熱輥溫度控制在110°c、熱卷壓力控制在100N、熱卷速度控制在1米/分、卷完后加速熱卷滾壓時(shí)間控制在2分鐘。
實(shí)施例2
將純度>99%的苯酚和質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液按重量比1 : 1的比例倒入反應(yīng)器中并在80°C的溫度下進(jìn)行攪拌，然后按苯酚和甲醛溶液的總量加入6%的氨水并繼續(xù)進(jìn)行攪拌反應(yīng)生成混合樹(shù)脂，當(dāng)反應(yīng)器中的所述混合樹(shù)脂混濁點(diǎn)溫度達(dá)到64°C時(shí)停止攪拌，經(jīng)真空脫水后按所述混合樹(shù)脂總重的40%加入無(wú)水乙醇配制成酚醛樹(shù)脂。采用60支紗的碳纖維布并在浸膠機(jī)上浸漬所述酚醛樹(shù)脂，碳纖維布的層數(shù)=4，浸膠機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是刮膠輥間隙控制在0. 30mm、烘干溫度控制在110°C、浸漬速度控制在1米/分。采用熱卷法在三輥卷管機(jī)上進(jìn)行浸漬酚醛樹(shù)脂的碳纖維布熱壓卷繞成型制作成碳-酚醛層壓布管，三輥卷管機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是熱輥溫度控制在130°C、熱卷壓力控制在50N、熱卷速度控制在1. 5米/分、卷完后加速熱卷滾壓時(shí)間控制在1分鐘。將上述實(shí)施例1和實(shí)施例2卷好的所述碳-酚醛層壓布管放入恒溫干燥箱內(nèi)后固化，恒溫干燥箱相關(guān)控制參數(shù)范圍是溫度100°c時(shí)固化2小時(shí)；溫度140°C時(shí)固化10小時(shí)； 隨后冷卻至室溫后即得到滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料。上述碳纖維布的層數(shù)可以根據(jù)保持架的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)相應(yīng)確定，若保持架結(jié)構(gòu)尺寸較大，則碳纖維布的層數(shù)可以增加；若保持架結(jié)構(gòu)尺寸較小，則碳纖維布的層數(shù)達(dá)到2 4 層即可，碳纖維布的層數(shù)應(yīng)符合滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)要求。制作好的碳-酚醛層壓保持架材料通過(guò)其它方式的加工就可以制成滾動(dòng)軸承用的保持架。
權(quán)利要求
1. 一種滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料的制作方法，該制作方法以碳纖維布為基體，以配置的酚醛樹(shù)脂作為粘結(jié)體，通過(guò)碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂、熱壓卷繞成型和后固化得到碳-酚醛層壓保持架材料；其中在酚醛樹(shù)脂配置過(guò)程中涉及到苯酚、甲醛、氨水和無(wú)水乙醇，碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂過(guò)程中涉及到浸膠機(jī)及相關(guān)參數(shù)，熱壓卷繞成型過(guò)程中涉及到三輥卷管機(jī)及相關(guān)參數(shù)，后固化過(guò)程中涉及到恒溫干燥箱及相關(guān)參數(shù)；其特征是所述配制酚醛樹(shù)脂、碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂、熱壓卷繞成型、后固化分述如下①配制酚醛樹(shù)脂將純度彡99%的苯酚和質(zhì)量百分比濃度為37%的甲醛溶液按重量比1 : 1的比例倒入反應(yīng)器中并在70 80°C的溫度下進(jìn)行攪拌，然后按苯酚和甲醛溶液的總量加入6%的氨水并繼續(xù)進(jìn)行攪拌反應(yīng)生成混合樹(shù)脂，當(dāng)反應(yīng)器中的所述混合樹(shù)脂混濁點(diǎn)溫度達(dá)到57 64°C時(shí)停止攪拌，經(jīng)真空脫水后按所述混合樹(shù)脂總重的40%加入無(wú)水乙醇配制成酚醛樹(shù)脂；②碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂采用60 80支紗的碳纖維布并在浸膠機(jī)上浸漬所述酚醛樹(shù)脂，碳纖維布的層數(shù)> 2， 浸膠機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是刮膠輥間隙控制在0. 20 0. 30mm、烘干溫度控制在90 110°C、浸漬速度控制在1 2米/分；③熱壓卷繞成型采用熱卷法在三輥卷管機(jī)上進(jìn)行浸漬酚醛樹(shù)脂的碳纖維布熱壓卷繞成型制作成碳-酚醛層壓布管，三輥卷管機(jī)相關(guān)控制參數(shù)范圍是熱輥溫度控制在110 130°C、熱卷壓力控制在50 100N、熱卷速度控制在1 1. 5米/分、卷完后加速熱卷滾壓時(shí)間控制在 1 2分鐘；④后固化將卷好的所述碳-酚醛層壓布管放入恒溫干燥箱內(nèi)后固化，恒溫干燥箱相關(guān)控制參數(shù)范圍是溫度100°C時(shí)固化2小時(shí)；溫度140°C時(shí)固化10小時(shí)；隨后冷卻至室溫后即得到滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料。
全文摘要
一種滾動(dòng)軸承用碳-酚醛層壓保持架材料的制作方法，該制作方法以碳纖維布為基體，以配置的酚醛樹(shù)脂作為粘結(jié)體，通過(guò)碳纖維布浸漬酚醛樹(shù)脂、熱壓卷繞成型和后固化得到碳-酚醛層壓保持架材料。碳-酚醛層壓保持架材料具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù)，通過(guò)檢測(cè)使用溫度達(dá)到150～220℃，導(dǎo)熱系數(shù)≥0.85(W/m-K)，熱膨脹系數(shù)≤1.0×(10-6/℃)，抗拉強(qiáng)度≥150MPa，彈性模量≥50GPa。由于上述性能參數(shù)的提高或是降低，使得碳-酚醛層壓材料所制造的保持架能滿足高溫、高速下滾動(dòng)軸承的使用要求。
文檔編號(hào)C08L61/10GK102390119SQ201110265109
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者孫小波, 時(shí)連衛(wèi), 李建星, 武登云, 王子君, 葛世軍, 魏佳平 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司