耐热型特种工程塑料保持架材料的研究进展.pdf

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SSN000-3762轴承2012年1期
CN41-1148/TH Bearing 2012. No 11
专题综述
耐热型恃种工程塑料保持架材料的硏究进展
孙小波,王枫,宁仲,王子君
(洛阳轴研科技股份有服公司,河南洛阳471039)
摘要:探讨了特种工程塑料保持架材料耐热性改善的方法、途径及填充型?热特种工程塑料的填料类型和导热
机理,对保持槊常用的导热特种工程塑料的研究现状进行综述,分析了耐热导热型轴承保持架用特种工程塑料
的研究重点。
关键词;保持架;特种工程塑料;耐热性;热导率
中图分类号:TH133.33;TQ322.3
文献标志码:B
文章编号:1000-3762(2012)11-0056~04
Research Progress of Heat Resistant Type Special Engineering
Plastics for Cages Materials
Sun Xiao-bo, Wang Feng, Ning Zhong, Wang Zi-jun
Luoyang Bearing Science &Technology Co, Ltd, Luoyang 471039, China)
Abstract: The method and approach is discussed to improve heat resistance of special engineering plastic for cages
and the filler type and thermal conductive mechanism of filed heat conduction special engineering plastics are also in
troduced. The research situation of commonly used heat conduction special engineering plastics for cages are reviewed
Furthermore, the research emphasis of heat resistant and thermal conductive bearing cages are analyzed
Key words cage; special engineering plastic; heat resistance; thermal conductivity
耐热型特种工程塑料通常是指可在200℃或拓展材料在高温高速轴承中的应用,已成为行业
更高温度下长期使用,并能在一定时间内保持较重点研究方向之
商物理性能的工程塑料,如聚四乙烯(TE)、1提高特种工程塑料保持架材料耐
聚醚醚酮(PEK)、聚酰亚胺(P)和聚谜酮(PE
KK)等。耐热型特种工程塑料保持架重量轻,能
热性的方法
增强轴承运转秾定性;具有较高的力学强度,抗冲
现有特种工程塑料保持架材料耐热性相对较
击、耐疲劳性能优异,特别是能吸收振动,噪声小;差,主要有两方面原因:(1)玻璃化转变温度较低,
耐磨且自润滑,不损伤摩擦对偶面,因此被广泛地长期使用温度不高(对于填充改性制得的复合特
应用在滚动轴承领域。
种工程塑料材料,通常采用热变形温度来衡量其
轴承运转过程中保持架摩擦生热,而特种工耐热性);(2)热导率(A)低,仅为0.15-~0.50W/
程塑料热导率低,摩擦热不能较快散发,致使热量(m?K),摩擦过程中,摩擦界面温度迅速上升而
不断累积引起摩擦接触表面温度升高,保持架材热量不能快速传递出去。
料产生形变甚至热分解失效;同时伴随出现的力
表1为保持架常用特种工程塑料的耐热性
学强度急剧下降、磨损加速,也会致使保持架快速参数,从表中可以看出,常用特种工程塑料的热
失效。特种工程塑料耐热性较金属差,限制了其导率低,热变形温度不高。因此,应该同时提高
在高温轴承领域更为广泛的应用。改善并提高特其热导率和热变形温度,阻止摩擦热使接触表面
种工程塑料保持架材料的耐热性,有利于进一步出现软化,使摩擦热较快地散发,从而减少高温
下特种工程塑料保持架材料的磨损,提高轴承的
收稿日期:2012-05~17;修回日期:2012-07-04
使用寿命
孙小波,等:耐热型特种工程塑料保持架材料的研究进展
?57?
表1部分特种工程塑料保持架材料的耐热性参数
表2一些导热增强材料的热导率
(W?m1?K-)
材料M(W?m-K-1
材料参数
聚四氟聚酰聚酰胺聚瞇酰聚醚
乙烯亚胺酰亚胺亚胺酮
铜粉
氮化硅
类型
半结晶半结晶无定形无定形半结晶
银粉
417
碳纤维
23-116
K1)0.250.150.250.180.25
青铜
碳化砫晶须
玻璃化转变温度/℃C
纳米氮化铝
热变形温度/(1.80MPa)℃55239280205152
氧化铝
单层碳纳米管3000
长期使用温度/℃
260
20180170200
氮化铝
多层磯纳米管6000
1.1主要途径
1.2高导热填料类型
1.2.1金属
合成耐热、高热导率的新型特种工程塑
金属填充型材料包含金属、金属氧化物及金
料
属氮化物等,常用的金属填料主要有铜粉、铝粉、
此类材料可被称为本征型耐热导热特种工程银粉、氧化铝、氧化铜、氮化铝等。金属填料热导
塑料,其主要是在高聚物合成及成型加工过程中率大,在提高特种工程塑料保持架材料热导率和
通过改变材料分子和链节的结构而提高耐热性。热变形温度的同时,复合保持架材料的耐磨性、抗
如法国 ARKEMA公司研发的聚瞇酮酮(PEKK)长蠕变性及尺寸稳定性也得以明显改观。
期使用温度大于260℃;杜邦公司开发出的表3部分导热型特种工程塑料的热导率和长期使用温度
Vespel SCP5000,可在350℃的高温下长期工作,
配方组成
长期使用温度
尺寸稳定性极佳,热膨胀系数几乎与不锈钢相当,
A/(W?m?K-1)
/9C
成功地替代金属并应用在航空发动机部件;日本
PIFE/石墨/碳纤维
PIFE/石墨(30%)
东丽公司开发出热导率为25W/(m?K)的耐热
PIFE/铜粉(60%)
热塑性树脂,其线膨胀系数可达8×10-/℃。但
PI/30%石墨
<0.5
此类新型特种工程塑料制备工艺繁杂、难度大、成
PI/石墨
本高且研发周期长,限制了其应用。
PEEK(70%)/石墨/碳纤维
PFKK/碳纤维
260
1.2添加耐热聚合物材料共混改性
2.2非金属
常用的共混改性材料有聚醚醚酮、聚酰胺酰
常用的非金属填充型材料有氮化硅、氮化硼、
亚胶或聚苯并咪咝等,如英博 VICTREX公司生产碳化硅等,这类填料具有硬度高、热导率高、热膨
的 VICTREX B T- Series TL-60材料为聚醚胀系数低、化学性能稳定等优点,和聚合物构成杂
酮和聚苯并咪唑的共混物,长期工作温度可达280化材料可以大幅提高聚合物热变形温度、热导率
℃。此类复合材料的耐热性有所提升,但