CSM结构性能及其在水润滑橡胶轴承上的应用

摘要

水润滑橡胶轴承因结合了水润滑介质的特性和橡胶材料的优势特点，有效解决了由金属构件与油润滑体系组成的摩擦副暴露的诸多难题，受到众多研究者的关注。橡胶基体材料是水润滑轴承研究中一个永恒的课题，它的研制很大程度上决定了橡胶轴承的综合性能及应用领域。氯磺化聚乙烯(CSM)是一种饱和型的特种橡胶，不仅具有适用于制备水润滑轴承的通用性能，而且耐热性能优异，在120-140℃下能连续使用数年，可以满足于特殊状态或极端条件下的使用，成为目前广泛使用的NBR基体材料的潜在替代者。
　　本文以新工艺——气固相法的CSM3550和CSM3570为研究对象，首先研究了两种CSM的分子链结构中的Cl、S含量及其分布:利用核磁共振谱图法(1H NMR、13C NMR)对分子链中的4种Cl取代类型进行了定性表征与定量计算，研究表明1H NMR可以作为一种确定CSM中Cl、S含量及序列分布的重要手段。
　　其次，采用差热分析法(DTA)、热失重法(TG)、示差扫描量热法(DSC)等技术，从分子链结构入手，对两种CSM的热性能及热稳定性能进行了深入研究:由于两者链结构氯分布的差异，CSM3550形成结晶聚合物，具有更高的热降解起始温度;而CSM3570为非晶态聚合物，耐低温性能更加优异，Tg为-24.6℃;
　　在分子链结构与热性能的理论研究基础上，研究了PbO、环氧树脂两大交联体系下，助剂用量对CSM硫化胶的耐介质性能的影响，考察了CSM水润滑橡胶轴承的摩擦磨损性能，最终确定4组适用于制备水润滑橡胶轴承的最优配方体系。
　　最后，在变载荷、变转速条件下，4组最佳配方下的CSM橡胶轴承与目前广泛使用的NBR基橡胶轴承进行摩擦磨损性能对比，并深入分析了摩擦磨损机理。结果显示，CSM橡胶轴承的摩擦系数降低约5～30％，磨损量最大降幅达50％以上，显示出优异的摩擦磨损性能，可完全替代NBR作为水润滑橡胶轴承的基体材料，拓宽了CSM的应用领域。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 水润滑橡胶轴承国外研究进展

1．2．2 水润滑橡胶轴承国内研究进展

1．2．3 水润滑橡胶轴承三大研究方向

1．3 氯磺化聚乙烯的简介

1．3．1 CSM的结构与性能

1．3．2 CSM结构因素对性能的影响

1．3．3 生产工艺参数对CSM性能的影响

1．4 CSM链结构中氯原子序列分布的测试方法

1．4．1 动力学分析法

1．4．2 核磁谱图法分析CI原子序列分布

1．4．3 测试方法总结

1．5 本课题的主要研究内容

第2章 实验部分

2．1 实验原料及配方

2．1．1 原料与试剂

2．1．2 实验配方

2．2 实验仪器及样品制备

2．2．1 实验设备及仪器

2．2．2 制备方法

2．3 测试与表征

2．3．1 凝胶渗透色谱(GPC)

2．3．2 红外光谱(FTIR)

2．3．3 核磁共振谱图(NMR)

2．3．4 热稳定性

2．3．5 热性能

2．3．6 耐水、耐油性能的测试

2．3．7 摩擦力和摩擦系数的换算

第3章 结果与讨论

3．1 CSM的结构与性能研究

3．1．1 CSM的分子量及其分布

3．1．2 红外光谱分析

3．1．3 1H NMR谱图分析

3．1．4 13C NMR谱图定量分析

3．1．5 CSM的热稳定性能

3．1．6 CSM的热性能

3．1．7 小结

3．2 CSM的耐油、耐水性能研究

3．2．1 环氧树脂用量的考察

3．2．2 促进剂类型的考察

3．2．3 软化剂DOS用量的考察

3．2．4 炭黑用量的考察

3．2．5 小结

3．3 CSM橡胶轴承的摩擦磨损性能研究

3．3．1 炭黑用量的考察

3．3．2 二硫化钼用量的考察

3．3．3 CSM基体水润滑橡胶轴承的最佳配方

3．4 CSM和NBR的性能对比

3．4．1 CSM和NBR耐水、耐油性能对比

3．4．2 转速对摩擦磨损性能的影响

3．4．3 载荷对摩擦磨损性能的影响

3．4．4 小结

第4章 结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

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