一種竹塑復合滑動軸承及其制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬新材料及綠色制造關鍵技術領域，特別涉及一種以竹業(yè)剩余物、防彈防刺服加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物加工獲得的竹粉和超高分子量聚乙烯短纖維為原料的具有固體自潤滑和水潤滑功能的重載耐磨滑動軸承及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]軸承作為當代機械設備中一種舉足輕重的零部件，在機械傳動過程中起降低動力傳遞過程中的摩擦系數(shù)和保持軸中心位置固定的作用，可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。迄今滑動軸承的種類繁多，按材質可分為致密金屬滑動軸承、燒結金屬滑動軸承、橡膠滑動軸承、塑料滑動軸承、天然木質滑動軸承、人造木質滑動軸承等。其中，致密金屬滑動軸承不具備自潤滑功能，需附設油杯或油氈等潤滑油供給系統(tǒng)，不僅軸承構件體積大、加油煩瑣，且易形成油污；燒結金屬滑動軸承、橡膠滑動軸承、塑料滑動軸承均有自潤滑功能，無須供油系統(tǒng)，但由于其機械強度低、承載能力低、耐磨性各異、且不宜在高溫工況下適用，僅適用于中/輕載荷機電設備(如紡織機械、食品機械、醫(yī)藥機械、民用船舶等)，應用范圍較窄；天然木質滑動軸承大多為水潤滑軸承，例如鐵梨木水潤滑軸承，其曾為船舶工程立下過汗馬功勞，但由于鐵梨木原產于南美洲，產量低、價格昂貴，因而現(xiàn)在也很少使用；以層壓膠木為代表的人造木質滑動軸承，試圖替代天然鐵梨木水潤滑滑動軸承，但因層壓膠木存在各向異性，并沒有得到廣泛應用。
[0003]綜上，在上述材質的種種滑動軸承中幾乎找不到同時具備固體自潤滑、水潤滑、重載、耐磨特征的滑動軸承，特別是通過農林及工業(yè)剩余物(特別是竹業(yè)與超高分子量聚乙烯防彈防刺服加工剩余物)的回收循環(huán)利用制備的具備明顯環(huán)保特征的這類高性價比滑動軸承更是難求。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術中滑動軸承存在問題與缺陷，本發(fā)明提供了一種竹塑復合滑動軸承，該竹塑復合滑動軸承以竹業(yè)剩余物、防彈防刺服加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物加工獲得的竹粉和超高分子量聚乙烯短纖維為原料，經熱模壓成形制備得到，兼具固體自潤滑、水潤滑、重載、耐磨等特征，可廣泛應用于中/輕載荷機電設備及高負荷工況。
[0005]此外，還提供了一種竹塑復合滑動軸承的制備工藝。
[0006]為實現(xiàn)以上技術目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種竹塑復合滑動軸承，其特征在于，原料組分包括竹粉和超高分子量聚乙烯短纖維，以上組分以質量分數(shù)計分別為:竹粉50%?70%、超高分子量聚乙烯短纖維30%?50%。
[0007]所述的超高分子量聚乙烯短纖維為防彈防刺服的加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物經切割后混合均勻得到，其密度〈1.0g/cm3、熔點彡145°C、軸向模量彡lOOGpa、粒度< Imm0
[0008]較佳實施情況下，所述的超高分子量聚乙烯短纖維中防彈防刺服的加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物的質量比為I?1.5:1。
[0009]所述的竹粉為毛竹粉，其粒度< 0.35mm、含水率為15%?20%。
[0010]一種竹塑復合滑動軸承的制備工藝，其特征在于，包括以下工藝步驟:
1)竹粉的氧化處理:將粒度彡0.35mm、含水率為15%?20%的毛竹粉用純度為27.5%?50%的工業(yè)雙氧水浸泡5?1min后，經離心脫水、工業(yè)爐干燥至含水率彡15%備用；
2)原料的混合:將步驟I)獲得的經氧化處理的竹粉與超高分子量聚乙烯短纖維分別按照質量分數(shù)為50%?70%、30%?50%進行均勻混合；
3)熱模壓成形:取步驟2)得到的均質混合料，在按特定制品技術要求設計制造的剛性成形模中熱壓成形，熱壓成形的主要工藝參數(shù)為:成形壓力300?500MPa、成形溫度130?160°C、保溫保壓時間10?60min ；
4)去飛邊、倒角:借助專用設備、夾具與刀具，按產品幾何要求去除經由步驟3)獲得的壓坯兩端的飛邊，并進行倒角處理。
[0011]較佳實施情況下，步驟2)中所述原料混合的具體操作為首先將防彈防刺服的加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物經切割至粒度< Imm后按質量比例置于二維運動強攪拌混料機中混合5?20min，得均勻二維超高分子量聚乙烯短纖維；然后將經氧化處理的竹粉與超高分子量聚乙烯短纖維按質量比例置于三維運動強攪拌混料機中混合10?30min，得到均質混合料。
[0012]較佳實施情況下，步驟3)中所述熱模壓成形的主要工藝參數(shù)為成形壓力400?450MPa、成形溫度140?150°C、保溫保壓時間20?30min。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明涉及的滑動軸承以竹粉和超高分子量聚乙烯短纖維為原料，其中，經氧化處理的竹粉在熱模壓成形過程中因部分成分轉化成不定形碳而成為滑動軸承工作過程的固體潤滑劑；這種竹塑復合材料在水介質中，部分成分由于摩擦熱作用與水能形成具有自潤滑效能的乳狀液體。竹塑復合滑動軸承比燒結金屬軸承軟、比純塑料軸承硬，可嵌入硬磨粒與雜質，同時由于傳承超高分子量聚乙烯的高強、耐磨、耐水、耐腐蝕特性，具有良好的摩擦磨損性能、抗磨粒磨損性能、疲勞磨損性能和耐蝕性，不容易損壞配對的調質鋼軸，具有與純塑料滑動軸承類似的較好的異物埋沒性。因而上述竹塑復合滑動軸承同時具備固體自潤滑、水潤滑、重載、耐磨特征，可作為固體潤滑軸承或水潤滑軸承替代粉末冶金燒結青銅滑動軸承、天然鐵梨木滑動軸承用于中/輕載荷機電設備(如紡織機械、食品機械、醫(yī)藥機械、民用船舶等)，更可用于高負荷工況(如野外作業(yè)重載裝備、冶金機械等)，制造成本僅為粉末冶金燒結青銅滑動軸承的1/2，性價比高；同時充分利用了農林及工業(yè)剩余物，實現(xiàn)變廢為寶；不添加人工制劑，從而實現(xiàn)其從制造、使用到再回收利用全過程的綠色環(huán)保，是一種農林剩余物、工業(yè)垃圾高質清潔利用的綠色環(huán)保產業(yè)方案。
[0014]本發(fā)明提供的一種竹塑復合滑動軸承的制備工藝，該工藝采用熱模壓成形，成形過程中均使用材料行業(yè)常規(guī)設備，無需添加價格不菲的分散劑、粘結劑，成本低廉、操作簡單、易于實現(xiàn)大規(guī)模生產與推廣。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其他方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0016]一種竹塑復合滑動軸承，原料組分以質量分數(shù)包括竹粉50%?70%、超高分子量聚乙烯短纖維30%?50% ;所述的超高分子量聚乙烯短纖維為防彈防刺服的加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物經切割后混合均勻得到，其密度〈1.0g/cm3、熔點多145°C、軸向模量^ lOOGpa、粒度< Imm ;所述的竹粉為毛竹粉，其粒度< 0.35mm、含水率為15%?20%。
[0017]優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙烯短纖維中防彈防刺服的加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物的質量比為I?1.5:1。
[0018]該滑動軸承以竹粉和超高分子量聚乙烯短纖維為原料，經氧化處理的竹粉在熱模壓成形過程中因部分成分轉化成不定形碳而成為滑動軸承工作過程的固體潤滑劑；這種竹塑復合材料在水介質中，部分成分由于摩擦熱作用與水能形成具有自潤滑效能的乳狀液體。竹塑復合滑動軸承比燒結金屬軸承軟、比純塑料軸承硬，可嵌入硬磨粒與雜質，同時由于傳承超高分子量聚乙烯的高強、耐磨、耐水、耐腐蝕特性，具有良好的摩擦磨損性能、抗磨粒磨損性能、疲勞磨損性能和耐蝕性，不容易損壞配對的調質鋼軸，具有與純塑料滑動軸承類似的較好的異物埋沒性，因而，本發(fā)明竹塑復合滑動軸承同時具備固體自潤滑、水潤滑、重載、耐磨特征。
[0019]上述竹塑復合滑動軸承的制備工藝，包括以下工藝步驟:
1)竹粉的氧化處理:為確保竹粉顆粒與超高分子量聚乙烯短纖維牢固復合，創(chuàng)造親和界面條件，將粒度彡0.35mm、含水率為15%?20%的毛竹粉用純度為27.5%?50%的工業(yè)雙氧水浸泡5?1min后，經離心脫水、工業(yè)爐干燥至含水率彡15%備用；
2)原料的混合:將步驟I)獲得的經氧化處理的竹粉與超高分子量聚乙烯短纖維分別按照質量分數(shù)為50%?70%、30%?50%進行均勻混合；
優(yōu)選的，原料混合的具體操作為首先將防彈防刺服的加工剩余物與防彈防刺老化制品回收物經切割至粒度Slmm后按質量比例置于二維運動強攪拌混料機中混合5?20min，得均勻二維超高分子量聚乙烯短纖維；然后將上述超高分子量聚乙烯短纖維均勻混合物與經氧化處理的竹粉按質量比例置于三維運動強攪拌混料機中混合10?30min，得到均質混合料；
3)熱模壓成形:取步驟2)得到的均質混合料，在按特定制品技術要求設計制造的剛性成形模中熱壓成形，熱壓成形的主要工藝參數(shù)為:成形壓力300?500MPa、成形溫度130?160°C、保溫保壓時間10?60min ；
優(yōu)選的，熱模壓成形的主要工藝參數(shù)為成形壓力400?450MPa、成形溫度140?150°C、保溫保壓時間20?30min ；
該步驟采用熱模壓成形，成形過程中均使用材料行業(yè)常規(guī)設備，無需添加價格不菲的分散劑、粘結劑，成本低廉、無環(huán)保隱憂、操作簡單、易于實現(xiàn)大規(guī)模生產與推廣。
[0020]4)去飛邊、倒角:借助專用設備、夾具與刀具，按產品幾何要求去除經由步驟3)獲得的壓坯兩端的飛邊，并進行倒角處理。
[0021]以下是具體實施例。
[0022]實施例1:
一種竹塑復合滑動軸承，原料組分以質量分數(shù)計包括竹粉50%、超高分子量聚乙烯短纖維50% ;其中，超高分子量聚乙烯短纖維為防彈防刺服的加工剩余物與防彈防刺老化制品