CSM结构性能及其在水润滑橡胶轴承上的应用

发布时间：2017-04-20 00:05

  本文关键词：CSM结构性能及其在水润滑橡胶轴承上的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【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C1、S含量及其分布：利用核磁共振谱图法(’H 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C1、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。
【关键词】：氯磺化聚乙烯 结构与性能 水润滑 橡胶轴承 摩擦磨损机理
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-31
• 1.1 选题背景及研究意义11-13
• 1.2 国内外研究进展13-20
• 1.2.1 水润滑橡胶轴承国外研究进展13-15
• 1.2.2 水润滑橡胶轴承国内研究进展15-17
• 1.2.3 水润滑橡胶轴承三大研究方向17-20
• 1.3 氯磺化聚乙烯的简介20-25
• 1.3.1 CSM的结构与性能20-21
• 1.3.2 CSM结构因素对性能的影响21-24
• 1.3.3 生产工艺参数对CSM性能的影响24-25
• 1.4 CSM链结构中氯原子序列分布的测试方法25-29
• 1.4.1 动力学分析法26
• 1.4.2 核磁谱图法分析Cl原子序列分布26-29
• 1.4.3 测试方法总结29
• 1.5 本课题的主要研究内容29-31
• 第2章 实验部分31-36
• 2.1 实验原料及配方31-32
• 2.1.1 原料与试剂31-32
• 2.1.2 实验配方32
• 2.2 实验仪器及样品制备32-34
• 2.2.1 实验设备及仪器32-33
• 2.2.2 制备方法33-34
• 2.3 测试与表征34-36
• 2.3.1 凝胶渗透色谱(GPC)34
• 2.3.2 红外光谱(FTIR)34
• 2.3.3 核磁共振谱图(NMR)34
• 2.3.4 热稳定性34
• 2.3.5 热性能34
• 2.3.6 耐水、耐油性能的测试34-35
• 2.3.7 摩擦力和摩擦系数的换算35-36
• 第3章 结果与讨论36-71
• 3.1 CSM的结构与性能研究36-53
• 3.1.1 CSM的分子量及其分布36-37
• 3.1.2 红外光谱分析37-38
• 3.1.3 ~1H NMR谱图分析38-45
• 3.1.4 ~(13)C NMR谱图定量分析45-48
• 3.1.5 CSM的热稳定性能48-51
• 3.1.6 CSM的热性能51-52
• 3.1.7 小结52-53
• 3.2 CSM的耐油、耐水性能研究53-59
• 3.2.1 环氧树脂用量的考察53-55
• 3.2.2 促进剂类型的考察55-56
• 3.2.3 软化剂DOS用量的考察56-58
• 3.2.4 炭黑用量的考察58-59
• 3.2.5 小结59
• 3.3 CSM橡胶轴承的摩擦磨损性能研究59-64
• 3.3.1 炭黑用量的考察60-61
• 3.3.2 二硫化钼用量的考察61-63
• 3.3.3 CSM基体水润滑橡胶轴承的最佳配方63-64
• 3.4 CSM和NBR的性能对比64-71
• 3.4.1 CSM和NBR耐水、耐油性能对比64-66
• 3.4.2 转速对摩擦磨损性能的影响66-67
• 3.4.3 载荷对摩擦磨损性能的影响67-69
• 3.4.4 小结69-71
• 第4章 结论71-73
• 参考文献73-76
• 攻读学位期间公开发表论文76-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

【参考文献】

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本文编号：317439