CN103214785A - 一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的构思是借助超声波作用，设计在一定空间、一定振动频率下，超声使得胶池中的酚醛树脂和填料充分分散，当棉纱纤维牵引经过胶池时，酚醛树脂与填料充分浸润在棉纱纤维上。本发明提供的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，该方法辅助超声波的作用使得酚醛树脂和填料与棉纱纤维浸润均匀且浸润程度完全，制得的酚醛复合材料具有优良的耐温性能，稳定的自润滑性能，且具有良好的压缩强度。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料，更具体地，涉及一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法。
背景技术
应用于工程机械领域的密封材料的性能稳定性决定了工程机械运转的安全性、工作寿命等，在工程机械中起到了至关重要的作用，因此开发具有优异性能的密封材料是解决工程机械密封的重要途径。
酚醛树脂具有优良的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀、阻燃材料等行业，可作为复合材料中的功能成分。将热固型的酚醛树脂溶液与棉纱纤维浸润制备酚醛夹布复合材料已普遍应用于轴承、油缸等工程机械的重要部件中，且酚醛树脂与棉纱纤维浸润的程度决定了制品的耐温、摩擦性能。
一般传统的制备方法无法保证酚醛树脂与棉纱纤维两者浸润程度，根本原因是制备过程中无法保证浸胶的均匀性，酚醛树脂与棉纱纤维达不到充分浸润，得到的制品耐高温、自润滑性能以及压缩强度都较差。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，该方法能够使酚醛树脂与棉纱纤维充分浸润，制得的材料具有耐温性、自润滑性、良好的压缩强度的优良性能。
本发明的构思是借助超声波作用，设计在一定空间、一定振动频率下，超声使得胶池中的酚醛树脂和填料充分分散，当棉纱纤维牵引经过胶池时，酚醛树脂与填料充分浸润在棉纱纤维上。
本发明提供的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）先按照组分质量比准备棉纱纤维和酚醛树脂。
（2）将棉纱纤维借助浸胶机牵引通过超声波胶池，在超声波作用下酚醛树脂与填料充分浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于100-120℃下进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料。
（3）采用卷管机，将所述预浸纤维料卷成管材，同时在130-150℃下进行第二段固化。
（4）将所述管材置于烘箱中于150-180℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛夹布复合材料。
优选地，按质量比其组分包括：棉纱纤维15-20，酚醛树脂70-85。
更优选地，所述酚醛树脂为镁酚醛、钡酚醛和氨酚醛的一种或其混合物。本发明采用上述几种酚醛树脂，可以提高复合材料的耐高温、自润滑的特性。
优选地，所述组分还包括填料0-10。
更优选地，所述填料为白炭黑和聚四氟乙烯粉料的一种或其混合物。本法采用上述填料，作为酚醛树脂的补强剂，更能提高复合材料的耐高温、自润滑的特性。
优选地，步骤（1）中所述的超声波频率为50-100Hz。
优选地，步骤（1）中所述的棉纱纤维支数为30-60。
优选地，包括以下步骤：
（1）按质量比，准备80份镁酚醛树脂，5份白炭黑和30支棉纱纤维。
（2）将上述棉纱纤维借助浸胶机牵引通过超声波胶池，超声频率为50Hz，在超声波作用下镁酚醛树脂与白炭黑充分浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于100℃进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料。
（3）采用卷管机，将上述预浸纤维料卷成管材，同时在130℃进行第二段固化。
（4）将所述管材置于烘箱中于150℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛夹布复合材料。
与现有技术相比，本发明提供的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，该方法辅助超声波的作用使得酚醛树脂和填料与棉纱纤维浸润均匀且浸润程度完全，制得的酚醛复合材料具有优良的耐温性能，稳定的自润滑性能，且具有良好的压缩强度。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，并使本发明的上述优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
（1）按照表1中对应的各组分备料。
（2）将棉纱纤维借助浸胶机牵引通过超声波胶池，超声波频率为50Hz、胶池体积为1L，在超声波作用下镁酚醛树脂与填料充分浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于100℃进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料。
（3）采用卷管机，将上述预浸纤维料卷成管材，同时在130℃进行第二段固化。
（4）将管材置于烘箱中于150℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛夹布复合材料。
实施例2
（1）按照表1中对应的各组分备料。
（2）将棉纱纤维借助浸胶机牵引通过超声波胶池，超声波频率为70Hz，胶池体积为1L，在超声波作用下钡酚醛树脂与填料充分浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于110℃进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料。
（3）采用卷管机，将上述预浸纤维料卷成管材，同时在140℃进行第二段固化。
（4）将管材置于烘箱中于170℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛夹布复合材料。
实施例3
（1）按照表1中对应的各组分备料。
（2）将棉纱纤维借助浸胶机牵引通过超声波胶池，超声波频率为100Hz，胶池体积为1L，在超声波作用下氨酚醛树脂与填料充分浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于120℃进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料。
（3）采用卷管机，将上述预浸纤维料卷成管材，同时在150℃进行第二段固化。
（4）将管材置于烘箱中于180℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛夹布复合材料。
对比例
（1）按照表1中对应的各组分备料。
（2）将棉纱纤维借助浸胶机牵引通过体积为1L的胶池，将镁酚醛树脂与填料浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于100℃进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料。
（3）采用卷管机，将上述预浸纤维料卷成管材，同时在130℃进行第二段固化。
（4）将管材置于烘箱中于150℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛夹布复合材料。
表1 配方中各组分
性能测试
对上述方法制得的复合材料进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2性能测试结果
| 项目 | 测试标准 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 |
| 热变形温度（℃） | GB/T1634.2 | 185 | 186 | 182 | 171 |
| 干摩擦系数 | GB/T 3960-1983 | 0.23 | 0.22 | 0.25 | 0.29 |
| 磨痕宽度（mm） | GB/T 3960-1983 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 3.4 |
| 水平方向压缩强度（MPa） | GB/T 1041-2008 | 172 | 178 | 179 | 156 |
| 垂直方向压缩强度（MPa） | GB/T 1041-2008 | 180 | 177 | 173 | 161 |
由上表可以看出，实施例1中制得的复合材料的综合性能较好，所以实施例1为最佳实施例，对比例是利用传统方法制得的复合材料，其热变形温度较本发明的方法制得的复合材料低，即复合材料的耐高温性较差；传统方法制得的复合材料的干摩擦系数较大且磨痕宽度较宽，说明该复合材料的自润滑性较差；传统方法制得的复合材料的水平和垂直方向压缩强度都较小。通过对比，可以得到本发明制备方法制得的酚醛复合材料具有耐高温、自润滑和良好的压缩强度的性能。
本发明中所用到的超声波胶池，是带有超声发生器的胶池，超声发生器的超声频率是可调节的；所用的卷管机为SD-4卷管机；所用的隧道炉为SD-1250隧道炉，其中卷管机和隧道炉也可以用其他常见的型号代替，这里不做限制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）先按照组分质量比准备棉纱纤维和酚醛树脂；
（2）将棉纱纤维借助浸胶机牵引通过超声波胶池，在超声波作用下酚醛树脂与填料充分浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于100-120℃下进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料；
（3）采用卷管机，将所述预浸纤维料卷成管材，同时在130-150℃下进行第二段固化；
（4）将所述管材置于烘箱中于150-180℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，按质量比其组分包括：棉纱纤维15-20，酚醛树脂70-85。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂为镁酚醛、钡酚醛和氨酚醛的一种或其混合物。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，所述组分还包括填料0-10。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，所述填料为白炭黑和聚四氟乙烯粉料的一种或其混合物。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的超声波频率为50-100Hz。
7.根据权利要求2所述的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的棉纱纤维支数为30-60。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种耐高温自润滑酚醛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按质量比，准备80份镁酚醛树脂，5份白炭黑和30支棉纱纤维；
（2）将上述棉纱纤维借助浸胶机牵引通过超声波胶池，超声波频率为50Hz，在超声波作用下镁酚醛树脂与白炭黑充分浸润于棉纱纤维中，经过隧道炉于100℃进行第一段固化，使溶剂彻底挥发，烘干棉纱纤维，制得预浸纤维料；
（3）采用卷管机，将上述预浸纤维料卷成管材，同时在130℃进行第二段固化；
（4）将上述管材置于烘箱中于150℃进行第三段固化，经自然冷却，得到酚醛复合材料。
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| CN102390119A (zh) * | 2011-09-08 | 2012-03-28 | 洛阳轴研科技股份有限公司 | 滚动轴承用碳-酚醛层压保持架材料的制作方法 |
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