本發(fā)明涉及一種以聚醚醚酮為基材的碳納米粒子復(fù)合材料，尤其涉及這種復(fù)合材料在軸承領(lǐng)域中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造或安裝過(guò)程中，磁極分布或者轉(zhuǎn)軸位置的偏差均會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)的不對(duì)稱。磁通在對(duì)稱和不對(duì)稱之間交替運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中切割磁力線，從而形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作用在轉(zhuǎn)軸與殼體之間，形成“軸電壓”，施加在軸承的內(nèi)圈和外圈上。當(dāng)軸電壓的幅值足以擊穿潤(rùn)滑油膜時(shí)，電流會(huì)通過(guò)軸承的外圈、油膜和內(nèi)圈形成“軸電流”(亦稱“泄漏電流”)。造成油膜放電的泄漏電流會(huì)在軸承滾道的表面上形成微點(diǎn)蝕坑，這種現(xiàn)象被稱為“電腐蝕”。即使電流強(qiáng)度相對(duì)較弱，電腐蝕現(xiàn)象也依然存在。

2、阻斷泄漏電流的傳統(tǒng)方法是在軸承圈的徑向表面(典型如外圈的外表面和/或內(nèi)圈的內(nèi)表面)上提供電絕緣涂層。傳統(tǒng)的電絕緣涂層主要采用陶瓷材料，成分通常包含三氧化二鋁，通過(guò)等離子噴涂形成在軸承圈的上述表面上。盡管陶瓷屬于絕緣材料，但其相對(duì)介電常數(shù)通常介于8.5～10之間，屬于極性甚至強(qiáng)極性介電材料。如果軸承的內(nèi)、外圈可被視為一種平行板電容器的話，那么根據(jù)公式c＝εs/d(其中，c為平行板電容器的電容值，ε為極板之間介質(zhì)的介電常數(shù)，s為極板的面積，d為極板之間的距離)，介電常數(shù)較高的陶瓷材料會(huì)導(dǎo)致軸承的電容值也較高。這意味著，尤其在高頻軸電壓的作用下，泄漏電流會(huì)達(dá)到較高的水平，對(duì)軸承的電腐蝕作用依然不容小覷。此外，等離子噴涂工藝不可避免地會(huì)在陶瓷涂層上留下材料孔隙，因而需要額外的封孔工藝來(lái)封堵所述的孔隙，從而避免這些孔隙在濕潤(rùn)環(huán)境下因涵養(yǎng)水分而降低涂層的電絕緣性能。封孔工藝進(jìn)一步提高了陶瓷涂層的制造成本。

3、為解決上述問(wèn)題，最新的技術(shù)試圖采用聚合物作為絕緣涂層的組成材料，尤其是相對(duì)介電常數(shù)介于3.0～3.5的聚合物。這些聚合物的平均介電常數(shù)約為陶瓷的1/3，因此電容值也相應(yīng)地為后者的1/3。由于容性阻抗與電容值成反比，因此聚合物涂層可使絕緣軸承的容性阻抗平均達(dá)到陶瓷涂層情況下的三倍。在不考慮其他因素的情況下，成倍放大的容性阻抗能夠大幅削弱軸承的泄漏電流，從而顯著抑制軸承遭受的電腐蝕侵害。

4、然而，與金屬材料相比，聚合物的一個(gè)顯著弱點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能較差。上述弱點(diǎn)極大限制了聚合物在機(jī)械(尤其是軸承)領(lǐng)域中的應(yīng)用。現(xiàn)實(shí)呼喚一種既能夠有效遏制泄漏電流又具有改善的機(jī)械性能的聚合物復(fù)合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種以聚醚醚酮為基材的復(fù)合材料，包含以下百分含量的成分：30±20wt％的玻璃纖維、0.1～2.0wt％的石墨烯和/或0.1～2.0wt％的碳納米管。

2、在上述材料中，玻璃纖維能夠提高材料的綜合機(jī)械強(qiáng)度，石墨烯能夠提高材料的耐沖擊性(韌性)和導(dǎo)熱性，而cnt能夠全面改善復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛性。上述成分的復(fù)合材料是從實(shí)驗(yàn)中得出的兼具優(yōu)良的絕緣性能和改善的機(jī)械性能的一種新材料，被證明能夠顯著遏制泄漏電流，從而為解決軸承的電腐蝕難題提供了一個(gè)有效的解決方案。

3、在上述材料的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種電絕緣軸承圈。由上述復(fù)合材料形成的電絕緣層能夠使?jié)L動(dòng)軸承不僅具有聚合物水平的介電常數(shù)，而且具有顯著改善的機(jī)械性能和散熱性能，從而滿足滾動(dòng)軸承在電絕緣和機(jī)械性能方面的雙重要求。

4、以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各種實(shí)施方式和有益的技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種以聚醚醚酮為基材的復(fù)合材料，包含以下百分含量的成分：30±20wt％的玻璃纖維、0.1～2.0wt％的石墨烯和/或0.1～2.0wt％的碳納米管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于：所述復(fù)合材料包含20±10wt％的玻璃纖維、0.1～1.0wt％的石墨烯和/或0.1～1.0wt％的碳納米管。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料，其特征在于：所述復(fù)合材料包含15±5wt％的玻璃纖維、0.1～0.5wt％的石墨烯和/或0.1～0.5wt％的碳納米管。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料，其特征在于：所述石墨烯的含量為0.4±0.1wt％，并且/或者所述碳納米管的含量為0.2±0.1wt％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合材料，其特征在于：所述石墨烯和碳納米管的含量不同時(shí)為零。

6.一種電絕緣軸承圈(2、3)，包含由以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合材料形成在軸承圈的相應(yīng)表面上用于阻止泄漏電流通過(guò)的電絕緣層。

7.一種滾動(dòng)軸承(1)，包含根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承圈(2、3)。

技術(shù)總結(jié)
一種以聚醚醚酮為基材的復(fù)合材料，包含以下百分含量的成分：30±20wt％的玻璃纖維、0.1～2.0wt％的石墨烯和/或0.1～2.0wt％的碳納米管。在上述復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種電絕緣軸承圈(2、3)和采用這種電絕緣軸承圈的電絕緣滾動(dòng)軸承(1)。所述電絕緣軸承圈(2、3)包含由上述復(fù)合材料形成的電絕緣層，用于阻止泄漏電流的通過(guò)。由這種聚合物復(fù)合材料形成的電絕緣層能夠大幅削弱電絕緣軸承的泄漏電流，顯著抑制軸承遭受的電腐蝕侵害。

技術(shù)研發(fā)人員：高燕琴,鄒忠華,王紅燕,周曉波,李壽福
受保護(hù)的技術(shù)使用者：斯凱孚公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9