本发明涉及一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法，复合材料由下述重量份的原料组成：丁腈橡胶100份、沸石2—15份、润滑剂5—20份、稀土纳米填料1—5份、无机填料3—15份、树脂1—5份、氧化锌2—8份、硫化剂1—5份、硬脂酸1—5份、促进剂1—3份、防老剂0.5—2份、炭黑60—90份，本发明的水润滑轴承用橡胶复合材料具备优秀能力的耐摩擦性能和耐磨耗性能，尤其低转速下的摩擦系数小，能快速形成水膜进入弹流动态润滑状态。

  (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114213726 A (43)申请公布日 2022.03.22 (21)申请号 9.9 C08K 7/08 (2006.01) C08K 3/16 (2006.01) (22)申请日 2021.12.23 (71)申请人 中国航发北京航空材料研究院 地址 100095 北京市海淀区北京市81号信 箱 (72)发明人 王珊裴高林赖亮庆 (74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008 代理人 赵云 (51)Int.Cl. C08L 9/02 (2006.01) C08L 83/12 (2006.01) C08L 101/00 (2006.01) C08K 5/20 (2006.01) C08K 7/26 (2006.01) C08K 3/04 (2006.01) 权利要求书1页 说明书5页 (54)发明名称 一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备 方法 (57)摘要 本发明涉及一种水润滑轴承用橡胶复合材 料及其制备方法，复合材料由下述重量份的原料 组成：丁腈橡胶100份、沸石2—15份、润滑剂5— 20份、稀土纳米填料1—5份、无机填料3—15份、 树脂1—5份、氧化锌2—8份、硫化剂1—5份、硬脂 酸1—5份、促进剂1—3份、防老剂0.5—2份、炭黑 60—90份，本发明的水润滑轴承用橡胶复合材料 具备优秀能力的耐摩擦性能和耐磨耗性能，尤其低转 速下的摩擦系数小，能快速形成水膜进入弹流 动态润滑状态。 A 6 2 7 3 1 2 4 1 1 N C CN 114213726 A 权利要求书 1/1页 1.一种水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是：所述复合材料由下述重量份的原料 组成：丁腈橡胶100份、沸石2—15份、润滑剂5—20份、稀土纳米填料1—5份、无机填料3—15 份、树脂1—5份、氧化锌2—8份、硫化剂1—5份、硬脂酸1—5份、促进剂1—3份、防老剂0.5— 2份、炭黑60—90份。 2.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是：所述丁腈橡胶的丙 烯腈含量为17～30％。 3.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是：所述沸石为一种或 多种天然沸石的混合物，粒径不大于2000目。 4.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是，所述润滑剂为聚醚 改性类硅氧烷、酰胺类衍生物中的一种或混合物。 5.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是，所述稀土纳米填料 为氟化镧、无水氯化铈中的一种或混合物。 6.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是，所述无机填料为石 墨、氧化锌晶须中的一种或混合物。 7.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是，所述树脂为脂环族 树脂混合物。 8.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是，所述促进剂为N－ 环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺、N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺中的一种或混合物。 9.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是，所述防老剂为2，2， 4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合物，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺中的一种或 混合物。 10.根据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是，所述炭黑为半补 强炉黑、超耐磨炉黑、高耐磨炉黑中的一种或多种。 11.依据权利要求1所述的水润滑轴承用橡胶复合材料的制备方法，其特征是包括以 下步骤： (1)称量所述重量份的丁腈橡胶、沸石、润滑剂、稀土纳米填料、无机填料、树脂、氧化 锌、硫化剂、硬脂酸、促进剂、防老剂和炭黑； (2)将沸石和润滑剂混合在一起，均匀搅拌； (3)将丁腈橡胶加入到密炼机中，在60－80℃下密炼10—30min； (4)再将沸石和润滑剂混合物、稀土纳米填料、无机填料、树脂、氧化锌、硬脂酸、促进 剂、防老剂、炭黑加入密炼机中，在60－100℃下密炼20—60min； (5)在两辊炼胶机上将步骤(4)得到的复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上混炼 均匀； (6)将步骤(5)得到的复合材料共混物经高温模压成型，即得到水润滑轴承用橡胶复合 材料。 12.权利要求1～11任何一项所述的水润滑轴承用橡胶复合材料在制备水润滑轴承中 的应用。 2 2 CN 114213726 A 说明书 1/5页 一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法 技术领域 [0001] 本发明涉及一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法，属于水润滑橡胶轴承 技术领域。 背景技术 [0002] 与传统的油润滑轴承相比，水润滑轴承直接在水中使用，不需要任何密封装置；以 水作为润滑剂，不需要润滑油或润滑脂，避免了对水的污染；轴承在流水中使用，能够有效 控制轴承温升等，安全环保长寿命。水润滑轴承大致上可以分为树脂基轴承、橡胶轴承、陶瓷基轴 承等，其中由于水润滑橡胶轴承不仅仅可以克服树脂基水润滑轴承的吸水性和热涨性，同时 也能够克服陶瓷基水润滑轴承的高脆性、低抗冲击性能以及对水中固体颗粒的高度敏感性 而成为艉轴承的主力军。 [0003] 丁腈橡胶因其抗冲击、吸振性能、化学稳定性能好，在水中长期浸泡也能够保持质 量和体积的稳定，且加工工艺性能好，作为水润滑轴承材料普遍的使用。但是现有含丁腈橡胶 的水润滑橡胶轴承在启动与停机过程工作速度有所变化时，存在边界润滑摩擦系数大，形 成弹流动态润滑难度大的问题，因此就需要对其进行改进，以进一步降低低转速下摩擦系数， 快速形成水膜提前进入弹流动态润滑状态。 发明内容 [0004] 本发明的目的是提出一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法，大大降低 摩擦系数和磨损量。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案： [0005] 一种水润滑轴承用橡胶复合材料，其特征是：所述复合材料由下述重量份的原 料组成：丁腈橡胶100份、沸石2—15份、润滑剂5—20份、稀土纳米填料1—5份、无机填料3— 15份、树脂1—5份、氧化锌2—8份、硫化剂1—5份、硬脂酸1—5份、促进剂1—3份、防老剂 0.5—2份、炭黑60—90份。 [0006] 优选地，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为17～30％。 [0007] 优选地，所述沸石为一种或多种天然沸石的混合物，粒径不大于2000目。 [0008] 优选地，所述润滑剂为聚醚改性类硅氧烷、酰胺类衍生物中的一种或混合物。 [0009] 优选地，所述稀土纳米填料为氟化镧、无水氯化铈中的一种或混合物。 [0010] 优选地，所述无机填料为石墨、氧化锌晶须中的一种或混合物。 [0011] 优选地，所述树脂为脂环族树脂混合物。 [0012] 优选地，所述促进剂为N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺、N－叔丁基－2－苯并 噻唑次磺酰胺中的一种或混合物。 [0013] 优选地，所述防老剂为2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合物，N－(1，3－二甲基) 丁基－N’－苯基对苯二胺中的一种或混合物。 [0014] 优选地，所述炭黑为半补强炉黑、超耐磨炉黑、高耐磨炉黑中的一种或多种。 [0015] 优选地，所述的水润滑轴承用橡胶复合材料制备方法，包括以下步骤： 3 3 CN 114213726 A 说明书 2/5页 [0016] (1)称量所述重量份的丁腈橡胶、沸石、润滑剂、稀土纳米填料、无机填料、树脂、氧 化锌、硫化剂、硬脂酸、促进剂、防老剂和炭黑； [0017] (2)将沸石和润滑剂混合在一起，均匀搅拌； [0018] (3)将丁腈橡胶加入到密炼机中，在60－80℃下密炼10—30min； [0019] (4)再将沸石和润滑剂混合物、稀土纳米填料、无机填料、树脂、氧化锌、硬脂酸、促 进剂、防老剂、炭黑加入密炼机中，在60－100℃下密炼20—60min； [0020] (5)在两辊炼胶机上将步骤(4)得到的复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上 混炼均匀； [0021] (6)将步骤(5)得到的复合材料共混物经高温模压成型，得到水润滑橡胶轴承衬 套。 [0022] 优选地，本发明涉及所述水润滑轴承用橡胶复合材料在制备水润滑轴承中的应 用。 [0023] 本发明的有益效果为： [0024] 提供了一种水润滑轴承用橡胶复合材料及其制备方法，本发明采用拥有非常良好润滑 性的聚醚改性硅氧烷和酰胺类衍生物作为润滑剂与沸石组合，沸石可以吸附液体润滑剂， 使其在摩擦生热的过程中缓慢释放开来，长期起到润滑作用；稀土纳米材料可以在摩擦的 过程中形成化学反应膜，起到良好的润滑作用，结合石墨的自润滑性能和氧化锌晶须的耐 磨性，以及树脂的增强作用，通过发挥协同作用，有效减小低转速下的摩擦系数，快速进入 弹流动态润滑状态，减小磨损量，进一步提升丁腈橡胶在水环境下的摩擦性能。 具体实施方式 [0025] 本发明若无特殊说明所采用的原料均为市售，下述实施例中所采用的方法若无特 殊说明为本领域的常规方法。下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的 理解本发明的特征和优点，但不以任何方式限制本发明。 [0026] 性能测试：参考国内外标准GB/T 3960和MIL－DTL－17901C(SH)，介质为蒸馏水， 在0.28MPa下，3.6m/s、2.25m/s、0.9m/s、0.54m/s、0.36m/s、0.27m/s、0.18m/s、0.09m/s、 0.045m/s，由高速到低速分别进行15min对磨，然后再从低速向高速每15min提速一次并记 录摩擦系数，直至最大转速，试验结果取最后1min内摩擦系数的平均值，见表1数据。 [0027] 表1摩擦系数性能测试 [0028] 线 0.54m/s 0.020 0.36m/s 0.030 0.27m/s 0.040 0.18m/s 0.090 0.09m/s 0.160 0.045m/s 0.250 4 4 CN 114213726 A 说明书 3/5页 [0029] 实施例1 [0030] 所述水润滑轴承用橡胶复合材料，组成的质量份数为丁腈橡胶(丙烯腈含量 17％－20％)100份，沸石(1600目)2份，酰胺类衍生物润滑剂5份，氟化镧1份，石墨8份，氧化 锌晶须2份，脂环族树脂混合物1份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，硫化剂3份，N－环己基－2－ 苯并噻唑次磺酰胺1.2份，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合物1.0份，N－(1，3－二甲基) 丁基－N’－苯基对苯二胺1.0份，半补强炉黑80份。 [0031] 将沸石和润滑剂混合在一起，均匀搅拌；将丁腈橡胶加入到密炼机中，在60℃下密 炼10min；将沸石与润滑剂组合物、氟化镧、石墨、氧化锌晶须、脂环族树脂混合物、氧化锌、 硬脂酸、硫化剂、N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺、2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合 物、N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺、半补强炉黑加入密炼机中，在80℃下密炼 35min。 [0032] 然后将复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上混炼均匀，在平板硫化机上高温 模压成型，得到水润滑轴承用橡胶复合材料。 [0033] 实施例2 [0034] 所述水润滑轴承用橡胶复合材料，组成的质量份数为丁腈橡胶(丙烯腈含量 27％－30％)100份，沸石(1800目)4份、沸石(1200目)4份，酰胺类衍生物润滑剂8份，氟化镧 1份，石墨8份，氧化锌晶须2份，脂环族树脂混合物1份，氧化锌6份，硬脂酸1.5份，硫化剂3 份，N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺1.5份，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合物1.0份， N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺1.0份，高耐磨炉黑60份。 [0035] 将沸石和润滑剂混合在一起，均匀搅拌；将丁腈橡胶加入到密炼机中，在80℃下密 炼15min；将沸石与润滑剂组合物、氟化镧、石墨、氧化锌晶须、脂环族树脂混合物、氧化锌、 硬脂酸、硫化剂、N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺、2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合 物、N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺、高耐磨炉黑加入密炼机中，在60℃下密炼 60min。 [0036] 然后将复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上混炼均匀，在平板硫化机上高温 模压成型，得到水润滑轴承用橡胶复合材料。 [0037] 实施例3 [0038] 所述水润滑轴承用橡胶复合材料，组成的质量份数为丁腈橡胶(丙烯腈含量 27％－30％)100份，沸石(1200目)2份、沸石(1600目)4份、沸石(1800目)2份，酰胺类衍生物 润滑剂8份，氟化镧1份，石墨8份，氧化锌晶须2份，脂环族树脂混合物5份，氧化锌5份，硬脂 酸2份，硫化剂3份，N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺1.2份，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹 啉聚合物1.0份，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺1.0份，半补强炉黑80份。 [0039] 将沸石和润滑剂混合在一起，均匀搅拌；将丁腈橡胶加入到密炼机中，在80℃下密 炼20min；再将沸石与润滑剂混合物、氟化镧、石墨、氧化锌晶须、脂环族树脂混合物、氧化 锌、硬脂酸、硫化剂，N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚 合物，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺，半补强炉黑加入密炼机中，在90℃下密 炼30min。 [0040] 然后将复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上混炼均匀，在平板硫化机上高温 模压成型，得到水润滑轴承用橡胶复合材料。 5 5 CN 114213726 A 说明书 4/5页 [0041] 实施例4 [0042] 所述水润滑轴承用橡胶复合材料，组成的质量份数为丁腈橡胶(丙烯腈含量 17％－20％)100份，沸石(1000目)6份，聚醚改性硅氧烷7份，酰胺类衍生物润滑剂1份，氟化 镧1份，石墨8份，氧化锌晶须2份，脂环族树脂混合物3份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，硫化剂3 份，N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺0.5份、N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺1.0份，2， 2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合物0.8份，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺0.5 份，半补强炉黑80份。 [0043] 将沸石和润滑剂混合在一起，均匀搅拌；将丁腈橡胶加入到密炼机中，在60℃下密 炼30min；再将沸石和润滑剂组合物、氟化镧、石墨、氧化锌晶须、脂环族树脂混合物、氧化 锌、硬脂酸、硫化剂，N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺、N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰 胺1.0份，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合物，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二 胺，半补强炉黑加入密炼机中，在100℃下密炼40min。 [0044] 然后将复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上混炼均匀，在平板硫化机上高温 模压成型，得到水润滑轴承用橡胶复合材料。 [0045] 实施例5 [0046] 所述水润滑轴承用橡胶复合材料，组成的质量份数为丁腈橡胶(丙烯腈含量 27％－30％)100份，沸石6份，酰胺类衍生物润滑剂4份，聚醚改性硅氧烷4份，氟化镧4份，无 水氯化铈0.5份，石墨8份，氧化锌晶须2份，脂环族树脂混合物2份，氧化锌5份，硬脂酸1.5 份，硫化剂3份，N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺1.5份，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚 合物1.0份，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺1.0份，半补强炉黑80份。 [0047] 将沸石和润滑剂混合在一起，均匀搅拌；将丁腈橡胶加入到密炼机中，在70℃下密 炼20min；再将沸石和润滑剂混合物、石墨、氧化锌晶须、氟化镧、无水氯化铈、树脂、氧化锌、 硬脂酸、硫化剂，N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合 物，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺，半补强炉黑加入密炼机中，在100℃下密 炼20min。 [0048] 然后将复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上混炼均匀，在平板硫化机上高温 模压成型，得到水润滑轴承用橡胶复合材料。 [0049] 对比例1 [0050] 一种水润滑橡胶复合材料，组成的质量份数为丁腈橡胶(丙烯腈含量27％－30％) 100份，氧化锌5，硬脂酸1.5，硫化剂3，N－环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺1.2，2，2，4－三甲 基－1，2二氢喹啉聚合物1.0，N－(1，3－二甲基)丁基－N’－苯基对苯二胺1.0，半补强炉黑 80份。 [0051] 将丁腈橡胶加入到密炼机中，在60℃下密炼15min，将氧化锌、硬脂酸、硫化剂，N－ 环己基－2－苯并噻唑次磺酰胺，2，2，4－三甲基－1，2二氢喹啉聚合物，N－(1，3－二甲基) 丁基－N’－苯基对苯二胺，半补强炉黑加入密炼机中，在80℃下密炼30min。 [0052] 然后将复合材料共混物与硫化剂在两辊炼胶机上混炼均匀，在平板硫化机上高温 模压成型，得到对比例。 [0053] 测试结果如表2所示。实施例5放置6个月后摩擦系数实验结果如表3所示。 [0054] 表2水润滑轴承用橡胶复合材料性能结果 6 6 CN 114213726 A 说明书 5/5页 [0055] [0056] [0057] 表3实施例5放置6个月后摩擦系数实验结果 [0058] [0059] 结论：综合对比例1－实施例5的实验结果，本发明的水润滑轴承用橡胶复合材料， 水润滑摩擦系数低，尤其是低速下摩擦系数明显降低，且提前进入了弹流动态润滑状态，磨 损量小，水润滑条件下的摩擦性能优异，还可以长期保持低摩擦系数。 7 7

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