專利名稱：橋梁支座滑移材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種以高分子材料為主要基體的橋梁支座滑移材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國橋梁工業(yè)的迅速發(fā)展，各種大跨度橋梁不斷涌現(xiàn)，因而對橋梁支座的承載能力及其適應(yīng)位移和轉(zhuǎn)角能力的要求均不斷提高，開發(fā)和研究與之相適應(yīng)的新型橋梁支座顯得非常重要。近年來，國內(nèi)橋梁工業(yè)中主要應(yīng)用的橋梁支座是盆式橡膠支座和球型支座。盆式橡膠支座和球型支座具有構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、建筑高度低、加工制造方便、承載力大、轉(zhuǎn)動靈活等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多大跨度橋梁。國內(nèi)外橡膠支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計中均采用高分子材料，利用鋼材質(zhì)承載板解決橋梁的力傳遞，將具有良好耐磨性能的潤滑材料作為主要的減震運動部件。
目前國外對于具有良好抗震滑移性的橋梁支座滑移材料主要采用兩種不同的形式實現(xiàn)。一種是盆式改性聚合物支座，另外一種是采用鑲嵌式固體潤滑軸承支座，分別應(yīng)用于不同的典型工況中。日本Oiles Corporation公司采用鑲嵌式固體潤滑技術(shù)制造出具有高承載力、良好耐磨性的橋梁支座，廣泛應(yīng)用于本國的主要橋梁建筑上。由于此類產(chǎn)品的制造成本較高，并不適合于我國的實際生產(chǎn)狀況。我國橋梁支座生產(chǎn)企業(yè)大部分采用純聚四氟乙烯(PTFE)板作為滑移材料。目前存在的不足在于PTFE在負荷長期作用下，其蠕變性較大，易發(fā)生冷流現(xiàn)象，從而導(dǎo)致滑板在長期負荷的作用下會有明顯的變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種具有優(yōu)異自潤滑性和耐磨性的橋梁支座滑移材料，以及這種材料的制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明橋梁支座滑移材料以有機樹脂、纖維、固體潤滑劑和填料混合攪拌后，通過壓制、燒結(jié)等工藝制備而成，所述有機樹脂的重量含量為35～99.8％，所述固體潤滑劑的重量含量為0.1～30％，所述纖維的重量含量為0.1～20％，所述填料的重量含量為0～15％，所述有機樹脂以聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯作為其樹脂基體。
上述橋梁支座滑移材料，所述聚四氟乙烯的平均粒度≤60μm，拉伸強度≥25MPa，斷裂伸長率≥350％，所述聚高分子量聚乙烯的相對分子質(zhì)量≥800萬，拉伸強度≥15MPa。
上述橋梁支座滑移材料，所述纖維為玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維中的一種。
上述橋梁支座滑移材料，所述纖維的直徑≤8μm，平均長度為50μm以下，長徑比為2∶1至5∶1。
上述橋梁支座滑移材料，所述固體潤滑劑為二硫化鉬或石墨，或二者的混合物。
上述橋梁支座滑移材料，所述填料為碳黑、錫青銅合金或硫酸鈣中的一種。上述橋梁支座滑移材料，其外表面上具有一定深度的油穴。
橋梁支座滑移材料的制備方法，包括下列步驟利用機械混合器將有機樹脂、纖維、固體潤滑劑和填料充分混合攪拌，然后放入烘箱，進行干燥處理，將混合物的水分脫去；所述有機樹脂的重量含量為35～99.8％，所述固體潤滑劑的重量含量為0.1～30％，所述纖維的重量含量為0.1～20％，所述填料的重量含量為0～15％，所述的有機樹脂以聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯作為其樹脂基體，并分別采取下面的方法進行后續(xù)操作(1)、將聚四氟乙烯體系的混合物定量裝入模具中進行模壓，模壓壓力為40～60MPa，并進行定時保壓，脫膜后于350～420℃進行燒結(jié)固化，具體固化時間視產(chǎn)品的尺寸而定。
(2)、將以超高分子量聚乙烯為主要基體的混合物于100～130℃溫度下干燥處理，然后迅速將混合物裝入模具中，緩慢加壓，當壓力達至2MPa時，卸壓，以便驅(qū)趕粉體中的空氣，然后繼續(xù)加壓至3～5MPa，同時將模具加熱至180～230℃，保壓5～10分鐘，待塑化完全后，緩慢加壓至15～25MPa，保壓10～15分鐘，完畢后冷卻至80℃以下，脫模。
本發(fā)明所制備的橋梁支座滑移材料，具有良好的自潤滑性和耐磨性，并且具有較高的承載能力，(較純PTFE的抗承載能力大2～3倍，與純PTFE相比具有優(yōu)異的抗磨損能力)，抗蠕變性能好，制造成本低。其具體性能指標如下

本發(fā)明滑移材料具有較低的摩擦系數(shù)和優(yōu)異的耐磨性能，并且可以承受較高的載荷，可廣泛應(yīng)用于高速鐵路橋梁等支座軸承中，使得高速鐵路橋梁支座的可靠穩(wěn)定性得到了重要保證。采用二硫化鉬和石墨作固體潤滑劑，不僅其自身具有良好的潤滑性，并且其與樹脂基體有良好的協(xié)同潤滑效應(yīng)。采用的纖維為玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維(如Kevlar纖維、Technora纖維或Twaron纖維)中的一種，具有良好的耐磨性，并且不易產(chǎn)生對偶表面的磨損。填料采用碳黑、錫青銅合金或硫酸鈣中的一種，這些填料與聚四氟乙烯(PTFE)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)有良好的協(xié)同效應(yīng)，可以有效地促進對偶表面轉(zhuǎn)移膜的形成，可以有效地降低摩擦溫度。材料外表面上的油穴可以貯存潤滑油脂，便于安裝前涂覆。
具體實施例方式
以下實施方式均以φ200mm直徑，厚度為5mm的滑板為例。
實施例1按如下實施配方表中第1列的各組分在機械混合器中充分混合均勻，在120～130℃溫度進行干燥處理。然后定量裝入模具中，均勻鋪粉，緩慢加壓，模壓壓力55MPa，保壓2分鐘，卸壓脫膜后于405℃進行燒結(jié)固化，燒結(jié)時間為3小時。
實施例2按如下實施配方表中第2列的各組分充分混合，工藝同實施例1。
實施例3按如下實施配方表中第3列的各組分充分混合，工藝同實施例1。
實施例4按如下實施配方表中第4列的各組分充分混合，工藝同實施例1。
實施例5按如下實施配方表中第5列的各組分在機械混合器中充分混合均勻，于100℃溫度下進行干燥處理，然后迅速將混合物裝入模具中，緩慢加壓，當壓力達至2MPa時，卸壓，放置3分鐘后，繼續(xù)加壓至5MPa，同時將模具加熱至210℃，保壓5～10分鐘，待塑化完全后，緩慢加壓至25MPa，保壓15分鐘，完畢后冷卻至80℃以下，脫模。
實施例6按如下實施配方表中第6列的各組分充分混合，工藝同實施例5。
實施例7按如下實施配方表中第7列的各組分充分混合，工藝同實施例5。
實施配方表
權(quán)利要求
1.橋梁支座滑移材料，其特征在于，它以有機樹脂、纖維、固體潤滑劑和填料混合攪拌后，通過壓制、燒結(jié)等工藝步驟制備而成，所述有機樹脂以聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯作為其樹脂基體，所述有機樹脂的重量含量為35～99.8％，所述固體潤滑劑的重量含量為0.1～30％，所述纖維的重量含量為0.1～20％，所述填料的重量含量為0～15％。
2.如權(quán)利要求1所述的橋梁支座滑移材料，其特征在于，所述纖維為玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維中的一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的橋梁支座滑移材料，其特征在于，所述纖維的直徑≤8μm，平均長度為50μm以下，長徑比為2∶1至5∶1。
4.如權(quán)利要求1或2所述的橋梁支座滑移材料，其特征在于，所述固體潤滑劑為二硫化鉬或石墨，或二者的混合物。
5.如權(quán)利要求1或2所述的橋梁支座滑移材料，其特征在于，所述填料為碳黑、錫青銅合金或硫酸鈣中的一種。
6.如權(quán)利要求1或2所述的橋梁支座滑移材料，其特征在于，其外表面具有一定深度的油穴。
7.橋梁支座滑移材料的制備方法，其特征在于，它包括下列步驟利用機械混合器將有機樹脂、纖維、固體潤滑劑和填料充分混合攪拌，然后放入烘箱，進行干燥處理，將混合物的水分脫去；所述有機樹脂的重量含量為35～99.8％，所述固體潤滑劑的重量含量為0.1～30％，所述纖維的重量含量為0.1～20％，所述填料的重量含量為0～15％，所述的有機樹脂以聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯作為其樹脂基體，并分別采取下面的方法進行后續(xù)操作(1)、將聚四氟乙烯體系的混合物定量裝入模具中進行模壓，模壓壓力為40～60MPa，并進行定時保壓，脫膜后于350～420℃進行燒結(jié)固化，具體固化時間視產(chǎn)品的尺寸而定，(2)、將超高分子量聚乙烯為主要基體的混合物于100～130℃溫度下干燥處理，然后迅速將混合物裝入模具中，緩慢加壓，當壓力達至2MPa時，卸壓，以便驅(qū)趕粉體中的空氣，然后繼續(xù)加壓至3～5MPa，同時將模具加熱至180～230℃，保壓5～10分鐘，待塑化完全后，緩慢加壓至15～25MPa，保壓10～15分鐘，完畢后冷卻至80℃以下，脫模。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橋梁支座滑移材料，它以有機樹脂、纖維、固體潤滑劑和填料混合攪拌后，通過壓制、燒結(jié)等工藝制備而成，其中有機樹脂的重量含量為35～99.8％，固體潤滑劑的重量含量為0.1～30％，纖維的重量含量為0.1～20％，填料的重量含量為0～15％，有機樹脂以聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯作為其樹脂基體。本發(fā)明橋梁支座滑移材料具有良好的自潤滑性和耐磨性，并具有較高的承載能力。與純PTFE相比，其抗承載能力大2～3倍，抗蠕變性能好，制造成本低，可廣泛應(yīng)用于高速鐵路橋梁等支座軸承中，使高速鐵路橋梁支座的可靠穩(wěn)定性得到了重要保證。
文檔編號C08L23/06GK1884362SQ20061005170
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者張國強, 王宏剛, 簡令奇, 楊生榮 申請人:嘉興中達自潤軸承工業(yè)有限公司