CN102863781B - 纤维树脂发动机垫片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
纤维树脂发动机垫片及其制备方法。一种纤维树脂发动机垫片的制备方法，将65‑75重量份的芳纶纤维、5‑25重量份的聚酰亚胺以及5‑25重量份的石墨混合均匀得到混合物料，将所述混合物料放入模具中压制成型得到预成型样品，再将所述预成型样品烧结制得所述纤维树脂发动机垫片。本发明的纤维树脂发动机垫片不仅可以满足垫片材料性能要求，而且可以满足汽车轻量化的要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机，特别是涉及一种纤维树脂发动机垫片及其制备方法。
背景技术
发动机垫片主要起耐磨及缓冲减振作用，需要满足发动机的特殊要求，目前发动机垫片材料多是由金属制成。纤维树脂发动机垫片具有耐低温、耐高温、耐油、耐磨和机械强度高质量轻等特点，在以塑代钢发展趋势下，用树脂复合材料代替金属是未来发展的必然。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种纤维树脂发动机垫片及其制备方法，代替传统金属发动机垫片，有利于实现汽车轻量化。
为了实现上述目的，本发明提供了一种纤维树脂发动机垫片的制备方法，将65-75重量份的芳纶纤维、5-25重量份的聚酰亚胺以及5-25重量份的石墨混合均匀得到混合物料，将所述混合物料放入模具中压制成型得到预成型样品，再将所述预成型样品烧结制得所述纤维树脂发动机垫片。
所述芳纶纤维可以先在无水乙醇中浸泡30-100min，干燥后再与聚酰亚胺和石墨混合。可以将芳纶纤维、聚酰亚胺和石墨放入高速混合机中，高速搅拌2-3min后，在90-110℃的烘箱中烘焙1-3小时，得到混合物料。
在一种实施方式中，所述预成型样品通过将混合物料放入模具中冷压成型制得。可以采用单向加压的方式，以2.5-3.5MPa/min的加压速率将所述模具加压至90-110MPa，保压20-40min后，脱模得到预成型样品。
可以将所述预成型样品放入电炉中，在365-375℃温度下烧结5-7h，然后随炉自然冷却至室温，制得所述纤维树脂发动机垫片。
所述电炉的升温速率可以为55-65℃/h。
本发明还包括根据上述制备方法制得的纤维树脂发动机垫片。
本发明的纤维树脂发动机垫片不仅可以满足垫片材料性能要求，而且可以满足汽车轻量化的要求。
附图说明
图1为本发明的纤维树脂发动机垫片的制备工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。本领域技术人员可以理解，以下举例示出的方法和步骤仅用于解释本发明而非用于对其作出任何限制。
本发明的纤维树脂发动机垫片的制备工艺流程图如图1所示。
实施例1
芳纶纤维表面处理：将芳纶纤维置于无水乙醇中浸泡30min，干燥待用。
混料：将65重量份的干燥后的芳纶纤维、15重量份的聚酰亚胺以及5重量份的石墨放入高速混合机中，高速搅拌2min后，在90℃的烘箱中烘焙2小时，得到混合物料。
成型：将上述混合物料放入模具中冷压成型，采用单向加压的方式，以2.5MPa/min的加压速率将上述模具加压至90MPa，保压40min后，脱模得到预成型样品。
烧结：将预成型样品放入电炉中烧结，以55℃/h的升温速率升温至365℃，烧结5h，然后随炉自然冷却至室温，经磨饰加工，即制得纤维树脂发动机垫片样品。
实施例2
混料：将75重量份的干燥后的芳纶纤维、25重量份的聚酰亚胺以及15重量份的石墨放入高速混合机中，高速搅拌3min后，在110℃的烘箱中烘焙1小时，得到混合物料。
成型：将上述混合物料放入模具中冷压成型。采用单向加压的方式，以3.5MPa/min的加压速率将上述模具加压至110MPa，保压20min后，脱模得到预成型样品。
烧结：将预成型样品放入电炉中，以65℃/h的升温速率加热至375℃，烧结7h，然后随炉自然冷却至室温，即制得纤维树脂发动机垫片样品。
实施例3
芳纶纤维表面处理：将芳纶纤维置于无水乙醇中浸泡100min，干燥待用。
混料：将70重量份的干燥后的芳纶纤维、20重量份的聚酰亚胺以及10重量份的石墨放入高速混合机中，高速搅拌3min后，在100℃的烘箱中烘焙2小时，得到混合物料。
成型：将上述混合物料放入模具中冷压成型。采用单向加压的方式，以3MPa/min的加压速率将上述模具加压至100MPa，保压30min后，脱模得到预成型样品。
烧结：将预成型样品放入电炉中，以60℃/h的升温速率加热至370℃，烧结6h，然后随炉自然冷却至室温，即制得纤维树脂发动机垫片样品。
实施例4
芳纶纤维表面处理：将芳纶纤维置于无水乙醇中浸泡30min，干燥待用。
混料：将70重量份的干燥后的芳纶纤维、10重量份的聚酰亚胺以及20重量份的石墨放入高速混合机中，高速搅拌3min后，在100℃的烘箱中烘焙3小时，得到混合物料。
成型：将上述混合物料放入模具中压制成型。以3MPa/min的加压速率将上述模具加压至100MPa，保压30min后，脱模得到预成型样品。
烧结：将预成型样品放入电炉中，以60℃/h的升温速率加热至370℃，烧结6h，然后随炉自然冷却至室温，即制得纤维树脂发动机垫片样品。
对比例
成型：将聚酰亚胺放入模具中冷压成型。采用单向加压的方式，以3MPa/min的加压速率将上述模具加压至100MPa，保压30min后，脱模得到预成型样品。
烧结：将预成型样品放入电炉中，以60℃/h的升温速率加热至370℃，烧结6h，然后随炉自然冷却至室温，即制得树脂发动机垫片样品。
在上述各实施例及对比例中，制得的发动机垫片样品尺寸均为Φ50mm×Φ16mm×10mm。在M-2000型摩擦磨损试验机上，在大气环境、干摩擦条件下评价各样品的摩擦磨损性能。对偶为45钢环，尺寸为Φ50mm×Φ16mm×10mm，硬度HRC 40，表面用金相砂纸打磨。试验总转数为22000转，载荷100N，滚轮转速为200转/min，试样转速为180转/min（整个试验中转速均保持不变）。每隔10min从磨损试验机上读取一次摩擦力矩M，取其平均值，根据μ=M/（F·r）（F为载荷，r为滚轮半径），计算出摩擦系数μ。
用精度为0.01mg的电子天平称出样品试验前后的质量，计算各样品的磨损率。磨损率公式为：
ω＝Δm*V0/2πM*m0*n
式中ω为磨损率，单位cm3/N·m；M为摩擦力矩，单位N·m；m0为试样试验前质量，单位g；V0为试样体积，单位cm3；Δm为试样试验前后质量差，单位g；n为试验总转数。
各实施例以及对比例中制得的发动机垫片样品的综合性能详见表1。
表1本发明的发动机垫片的综合性能
从表1可见，实施例1-4制得的发动机垫片样品与对比例相比，摩擦系数变大，磨损率大幅降低。这是由于本发明的实施例选用芳纶纤维做骨架材料，其拉伸强度和弹性模量高，密度小，比强度极高；特别是其抗蠕变性能好，这一点对纤维树脂复合材料极其重要。同时芳纶纤维还是一种非常好的耐磨材料，且不易损伤与其对磨的材料。因此十分适合用作垫片原料。而聚酰亚胺经固化后在主链上带有大量的芳杂环结构；此外，由于分子链端头上带有不饱和链而发生加成反应，变成交联型聚合物，这样就大大提高了其耐温性和热稳定性。并且聚酰亚胺和芳纶纤维各自的大分子都含有酰胺键，同属酰胺类高分子化合物，符合相似相溶的规律，所以在本发明中树脂与纤维粘结得非常牢固，复合材料的层间剪切强度高，因此样品不易磨损。
从表1中也可以看出，采用实施例3的制备工艺得到的样品与其余实施例相比，综合性能最好，可以作为优选技术方案。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种纤维树脂发动机垫片的制备方法，其特征在于，将65‐75重量份的芳纶纤维、5‐25重量份的聚酰亚胺以及5‐25重量份的石墨混合均匀得到混合物料，将所述混合物料放入模具中压制成型得到预成型样品，再将所述预成型样品烧结制得所述纤维树脂发动机垫片；
其中，所述芳纶纤维在无水乙醇中浸泡30‐100min，干燥后再与聚酰亚胺和石墨混合。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将芳纶纤维、聚酰亚胺和石墨放入高速混合机中，高速搅拌2‐3min后，在90‐110℃的烘箱中烘焙1‐3小时，得到混合物料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预成型样品通过将混合物料放入模具中冷压成型制得。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用单向加压的方式，以2.5‐3.5MPa/min的加压速率将所述模具加压至90‐110MPa，保压20‐40min后，脱模得到预成型样品。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述预成型样品放入电炉中，在365‐375℃温度下烧结5‐7h，然后随炉自然冷却至室温，制得所述纤维树脂发动机垫片。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电炉的升温速率为55‐65℃/h。
7.一种纤维树脂发动机垫片，根据权利要求1‐6之一的制备方法制得。
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