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聚酰亚胺在轴承中的应用

1、性能特性概述：

聚酰亚胺是一种新型耐高温工程塑料，它具有独特的性能。在现代工业，尤其是

高技术领域起着不可替代的作用。轴承作为基础部件，广泛应用于国民经济的各

个领域，满足不同工况条件对轴承的性能要求。聚酰亚胺在滚动轴承中可作为保

持架材料，也可作为滑动轴承材料，在应用中显示出优越的性能和良好的发展前

景。

聚酰亚胺最早由美国杜邦公司于上世纪六十年代首先发明并投入工业化生产。它

是利用四酸二酐与二胺的反映，然后亚胺化而成为高分子材料。由于分子链上有

大量的苯环和双键，使分子的刚性增加，分子链热运动的能级较高，当它在较高

温度下吸收较多能量的情况下仍能保持原来的形状不变，并且分子链不发生断裂，

这是该种材料耐高温环境的内在原因。有些品种的聚酰亚胺耐热性非常好，使用

温度可达300℃，可以在250℃高温环境中长期使用。然而这种分子结构增加了

加工成型的难度，虽然聚酰亚胺是一种热塑性工程塑料，但它很难用注塑成型的

加工方法进行成型。在酸酐分子链中引入活动性较强的醚键是改善其分子柔性和

成型的有效途径。当然还有许多其他方法，也可以合成柔性聚酰亚胺，该材料可

以注塑成型。聚酰亚胺的常用成型方法有压铸成型法和注塑成型法两种，压铸成

型是在模腔内将材料加热加压，在保压状态下使材料冷却成型。用这种方法成型

的材料其机械性能十分稳定可靠，工件尺寸可以较大，但效率很低，不利于大批

量的工业化生产，有些品种的聚酰亚胺只能采用这种工艺方法。为了提高生产效

率，对于小型制件或结构较复杂的制品可以采用注塑成型工艺，此时要求这种材

料流动性好。还有一种方法，即利用类似于粉末冶金的方法制成微孔材料，使材

料的机械性能和微孔性能达到某种特定指标，满足特殊工况条件需求。聚酰亚胺

由于其独特的分子链结构，使它能在辐射环境中长期使用而机械性能没有明显降

低，这是它与其它高分子材料相比的优越所在。大部分高分子材料在辐射状态下

会导致分子链断裂，使其性能显著下降。甚至不再具有机械强度，所以在一些空

间领域，聚酰亚胺材料的这一性能使它得到广泛应用。聚酰亚胺材料吸水性低，

对于大多数化学介质都能表现出良好的稳定性，它可以长期在有腐蚀的的环境下

使用，应用领域很广。它的机械性能优良，抗拉强度达90Mpa，刚性较好，能长

期保持尺寸稳定性。可以通过通用的机械加工方式进行车、铣、钻等加工，得到

尺寸精度和表面质量较好的制品。绝缘性优良，可作为高性能的电子零部件和机

械零件。聚酰亚胺有自润滑性能，在相对运动的磨擦面之间它可以转移到对磨面

上，形成固体润滑层。在干摩擦状态下若有相对滑动速度较高时，就会在摩擦面

上产生大量热量，局部温度可达到聚酰亚胺的分解温度，在空气环境中氧化就不

可避免，生成氧化物粉末，同时摩擦热使接触部件的聚酰亚胺软化粘附脱落，增

大了磨损量，因此对于干摩擦状态，聚酰亚胺材料使用的PV值应有所控制，否

则会使磨损增加，寿命缩短。试验表明，聚酰亚胺虽有一定自润滑性，但其摩擦

系数并不稳定，随着连续运转时间的延长，有缓慢增加的趋势，这对于一些对摩

擦力要求较高的应用部位应该注意。为了改善这种性能，有效的办法是对聚酰亚

胺进行复合改性。把粉末状的润滑剂分散到材料中制成复合材料，在保持材料基

本性能的基础上使摩擦系数降低，摩擦生成热减少。通常把二硫化钼、石墨、聚

四氟乙烯等润滑材料以不同比例进行配合，试验结果表明其润滑性能有明显改善。

对于有润滑油脂存在的应用工况，可以在很高的速度状态下使用，表现出优越的

性能，它表面吸附的润滑油可以在很高的速度状态下使用，表现出优越的性能，

它表面吸附的润滑油可以形成稳定而且可靠的润滑油膜，极大地降低了摩擦系数

和生成热。它的较高的机械性能使它能在高速状态下保持稳定的尺寸。由于聚酰

亚胺是热塑性高分子材料，温度对它的作用明显，当超过一定温度范围之后，首

先导致材料软化及氧化分解，使其机械性能丧失。摩擦部分的温度受环境温度和

摩擦生热两个因素共同影响，当环境温度一定时温度升高主要来源于摩擦热。聚

酰亚胺作为轴承及轴承部件时，运动部位升温由摩擦热引起。负荷和摩擦系数以

及工作时间都会影响热量大小。塑料的导热系数低，致使热量容易在某些部位聚

集，产生局部高温。降低摩擦系数是减少发热量的有效手段，增加散热速度也可

以有效降低工作面温度，这些因素需要根据使用环境具体加以分析。温升后使热

膨胀增大，减少了配合间隙，有的甚至出现紧配合，使摩擦热更大，导致恶性循

环。因此聚酰亚胺轴承制品的设计及加工同样重要。综上所述，我们可以看出，

虽然聚酰亚胺是一种耐温良好的工程塑料，但其使用过程中仍要采取各