中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心知识库

水润滑轴承不仅能有效解决油润滑轴承漏油污染问题，也是解决舰艇艉轴高效可靠和减振降噪问题的关键部件。弹性体水润滑轴承因其优异的耐磨、耐泥沙和减振降噪特性而被世界各国海军、各大泵厂和水轮机厂所广泛使用。随着我国海上丝绸之路国家战略的实施，以及海洋资源开发和利用热潮的到来，我国水润滑技术和水润滑轴承材料将迎来快速发展的机遇期。

基于此，本论文以轴立式泵用丁腈橡胶弹性体水润滑轴承的研究为切入点，系统开展了丁腈橡胶水润滑轴承复合材料的制备和新型聚氨酯弹性体水润滑轴承复合材料的合成等内容的研究，得到以下几点主要结论：

1. 以炭黑为增强填料，系统开展了丁腈橡胶复合材料的制备及其摩擦学性能研究。研究结果表明，随着炭黑用量的增加丁腈橡胶复合材料的拉伸强度和硬度随之增加，断裂伸长率和阻尼因子却随之降低，利用DMA手段证实了其增强机理是橡胶分子与炭黑粒子之间的相互作用；干摩擦条件下，丁腈橡胶复合材料的磨损机制是磨粒磨损和粘着磨损，摩擦系数和磨损率随着炭黑用量的增加先降低后平稳；阐明了水润滑条件下，丁腈橡胶复合材料黏弹性对其水润滑性能的影响；通过对前两章研究工作的总结，研制出性能优异的轴立式泵用丁腈橡胶水润滑轴承。

2. 系统开展了PTMG基聚氨酯弹性体复合材料的制备及其摩擦学性能研究。研究结果表明，当短切碳纤维的含量为7.5 wt.%时，聚氨酯/环氧树脂/短切碳纤维复合材料具有最佳力学性能，且在干摩擦和水润滑性条件下，该复合材料具有最佳综合性能，可以作为弹性体水润滑轴承材料使用。此外，原位合成了聚氨酯/环氧树脂/氧化石墨烯复合材料，该复合材料具有优异的力学性能，解决了石墨烯/聚合物复合材料增强与增韧的矛盾问题。

3. 基于弹性体水润滑轴承减振降噪的应用需求，利用活性阳离子聚合方法合成了端羟基聚异丁烯二元醇，而后通过二步法聚氨酯聚合工艺制备了丁基聚氨酯复合材料。通过对其反应动力学方程、材料的力学性能和内摩擦性能研究发现，当聚异丁烯含量为60 wt.%时，丁基聚氨酯具有最好的力学性能，并且因其致密的侧甲基结构使其表现出优异的阻尼性能；引入有机无机杂化的氢键接受体概念，通过Halpin-Tsai模型对聚乙二醇/多壁碳纳米管(PEG/MWCNTs)复合羟基接受体的增强机理加以研究，计算得到的理论值与实验值具有较好的重合性，说明PEG/MWCNTs与丁基聚氨酯基体之间具有很强的氢键作用，并利用DMA手段进行了验证。