CN104329400B - 船用电磁离合电机摩擦制动盘及其摩阻材料层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船用电磁离合电机摩擦制动盘及其摩阻材料层制备方法。目的是提供的摩擦制动盘应具有摩擦制动力矩大且稳定的特点，提供的方法应具有工艺简单、制作方便以及成本较低的特点。技术方案是：一种船用电磁离合电机摩擦制动盘，包括制动盘骨架及摩阻材料层；该摩阻材料层中包含的原料为经表面处理的聚酰亚胺纤维和经表面处理的凯夫拉短切纤维等。一种船用电磁离合电机摩擦制动盘摩阻材料层的制备方法，按照以下步骤进行：1)按配方称取各种原料备用；2)将原料投入高速混料机内，混拌3～5分钟取出备用；3)进行造粒，颗粒控制在5～10目；4)模压成型；5)表面喷涂防护层。
Description
技术领域
本发明涉及一种船用电磁离合电机的关键部件及其制造方法，尤其是一种船用电磁离合电机摩擦制动盘及其制备方法。
背景技术
船用电磁离合电机是船舶自动化一个重要的执行元件，把它应用在船用机械装置中，对实现机电一体化、提高自动化水平有着非常重要的意义；由于它具有结构紧凑，操作简单，使用与维护方便，易于实现远距离操作和自动控制等优点，是一种构造简单、适用性广、安装维护方便的船用电机离合技术，目前制约其普及应用的一个重要因素是缺乏性价比优异的摩擦制动材料，导致该类产品的制动力矩不够稳定，磨损大、耐高温性能差而且存在较大的摩擦制动噪音。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种船用电磁离合电机摩擦制动盘的改进，该摩擦制动盘应具有摩擦制动力矩大且稳定的特点，并能满足耐高温、耐磨损、低噪音、耐腐蚀以及绿色环保的要求。
本发明的另一个目的是提供一种船用电磁离合电机摩擦制动盘摩阻材料层的制备方法，该方法应具有工艺简单、制作方便以及成本较低的特点。
本发明提供的技术方案是：一种船用电磁离合电机摩擦制动盘，包括制动盘骨架以及固定在制动盘骨架制动面上的摩阻材料层；其特征在于该摩阻材料层中包含的原料及重量份为：
PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂7～16份，经表面处理的聚酰亚胺纤维8～16份，经表面处理的凯夫拉短切纤维6～12份，硫酸钙晶须10～26份，芳纶耐磨颗粒5～12份，沉淀硫酸钡8～22份，沥青粉2～7份，锡粉3～6份，液体丁腈橡胶5～10份，氢氧化铝1～3份，硫化铜3～9份，氢化丁腈橡胶7～10份，促进剂TDEC0.5～1份，防老剂NBC 0.7～1.5份，硬脂酸0.5～1份，摩擦粉2～6份，氢氧化镁4～7份，硫化梯3～8份，人造石墨3～7份；
所述经表面处理的聚酰亚胺纤维，是将聚酰亚胺纤维投入含35-45％质量比的三乙氧基硅烷偶联剂溶液中，浸渍25～30分钟后取出晾干；
所述经表面处理的凯夫拉短切纤维，是将凯夫拉短切纤维投入含25-35％质量比的甲基丙烯酸酰胺溶液中，浸渍35～40分钟后取出清洗并在烘箱内烘干。
所述聚酰亚胺纤维直径12um～15um，纤维长度2～3mm。
所述凯夫拉短切纤维直径18um～25um,纤维长度3～5mm。
所述所述硫酸钙晶须直径1um～8um,长度30～200um。
所述的MR改性聚酰亚胺酚醛树脂、沉淀硫酸钡、氢氧化铝、硫化铜、促进剂TDEC、防老剂NBC、氢氧化镁以及硫化梯的粒度≥325目；
所述的芳纶耐磨颗粒、沥青粉、硬脂酸、锡粉、摩擦粉以及人造石墨的粒度在40～60目。
所述的芳纶耐磨颗粒表面包裹了一层由液体丁苯橡胶和氢化丁腈乳胶复合物，芳纶耐磨颗粒内部中空结构，具有一定的压缩回弹性(压缩率为≥35％)，对提高摩擦制动盘的耐磨、耐高温和噪音性能并提高摩擦稳定性，起到良好的辅助混料作用。
一种船用电磁离合电机摩擦制动盘摩阻材料层的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原料备用；
2)将经表面处理的聚酰亚胺纤维、经表面处理的凯夫拉短切纤维、硫酸钙晶须、芳纶耐磨颗粒、沉淀硫酸钡、沥青粉、锡粉、氢氧化铝、硫化铜、摩擦粉、人造石墨这些原料投入高速混料机内，混拌3～5分钟取出备用；
3)将氢化丁腈橡胶投入密炼机内，密炼2～3分钟后投入促进剂TDEC、防老剂NBC、硬脂酸、氢氧化镁密炼2～3分钟；接着投入PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂密炼2～3分钟后，再投入步骤2)制备的混合物密炼8～9分钟；最后投入液体丁腈橡胶密炼2～3分钟后，取出混合物投入造粒机进行造粒，颗粒控制在5～10目。
4)模压成型：将步骤3)造粒后的混合物投入到模具型腔中热压一次模塑成型，其热压温度为165℃±10℃，热压压力为300Mpa±0.5Mpa；热压固化时间为30～35分钟；热压固化初始阶段5分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气5次，之后再保压固化到规定时间。
5)表面喷涂防护层：将模压成型产品进行机加后，喷涂自干高硬度耐磨纳米超疏水防护涂层后进行机加工即成。
所述步骤4)模压成型时，需预先在预热过的模具型腔内涂脱模剂。
本发明的有益效果是：该摩擦制动盘具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定、力矩大、防腐蚀、环保等特点；经测试：摩擦磨损均优于国家标准(详见表1)；而且，所有原材料均可外购获得，既符合环保要求，又制造简便，成本较低，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
本发明所述的含35-45％质量比的三乙氧基硅烷偶联剂溶液中，三乙氧基硅烷偶联剂占35-45％，其余为水。
本发明所述的含25-35％质量比的甲基丙烯酸酰胺溶液中，甲基丙烯酸酰胺占25-35％，其余为水。
本发明采用的芳纶耐磨颗粒，其制备方法按照以下步骤进行：
(1)偶联剂预处理：先将芳纶浆粕纤维和芳纶短切纤维放入偶联剂溶液中浸渍30～35分钟后取出晾干；
(2)混料：将处理过的芳纶浆粕纤维和芳纶短切纤维，投入高速混料机内，混合4～5分钟，然后从高速混料机内取出备用；
(3)打浆：先将步骤(2)处理过的芳纶浆粕纤维和芳纶短切纤维投入到液体丁腈橡胶中打浆，打浆浓度为3～5％，打浆度为35～45°SR；接着加入浓度为0.05～0.08的聚环氧乙烯溶液12份，用疏解机疏解均匀形成物料分散均匀的浆料；
(4)浸渍：将步骤(3)制得的浆料在90～100℃烘箱内烘干，将烘干后的浆料投入到溶剂型腰果壳油液体树脂中浸渍20～35分钟；
(5)捏炼：将步骤(4)制得的浆料投入捏炼机中，并同时加入液体丁苯橡胶，捏炼温度控制在30～40℃，捏炼时间在6～7分钟。
(6)造粒：将步骤(5)制得的混合料投入脱气轮造粒机中进行造粒；获得的芳纶耐磨颗粒为球状或圆柱状，粒度在40～60目之间，内部中空结构，具有一定的压缩回弹性。
上述偶联剂溶液中，铝钛复合偶联剂的重量比例为20～30％，其余为水。
以下通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
该船用电磁离合电机摩擦制动盘，包括制动盘骨架以及固定在制动盘骨架制动面上的摩阻材料层；该摩阻材料层中包含的原料及重量份为：
PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂7，经表面处理的聚酰亚胺纤维9份，经表面处理的凯夫拉短切纤维6份，硫酸钙晶须18份，芳纶耐磨颗粒5份，沉淀硫酸钡12份，沥青粉3份，锡粉3份，液体丁腈橡胶6份，氢氧化铝1.5份，硫化铜3.5份，氢化丁腈橡胶8份，促进剂TDEC 0.7份，防老剂NBC 0.8份，硬脂酸0.5份，摩擦粉3份，氢氧化镁5份，硫化梯5份，人造石墨3份。
制备方法：称取原材料→将经表面处理的聚酰亚胺纤维、经表面处理的凯夫拉短切纤维、硫酸钙晶须、芳纶耐磨颗粒、沉淀硫酸钡、沥青粉、锡粉、氢氧化铝、硫化铜、摩擦粉、人造石墨混合搅拌3～5分钟→再将所有原材料密炼混合16～19分钟→将密炼后的混合物投入造粒机内造粒→将造粒后的混合物投入模具中热压一次性模塑成型，其热压温度为165℃，热压时间为30分钟，热压压力为300Mpa→表面喷涂防护层→对喷涂防护层的摩擦制动盘进行机加工即成。
实施例2
该船用电磁离合电机摩擦制动盘，包括制动盘骨架以及固定在制动盘骨架制动面上的摩阻材料层；该摩阻材料层中包含的原料及重量份为：
PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂8份，经表面处理的聚酰亚胺纤维10份，经表面处理的凯夫拉短切纤维7份，硫酸钙晶须16份，芳纶耐磨颗粒6份，沉淀硫酸钡10份，沥青粉3份，锡粉4份，液体丁腈橡胶7份，氢氧化铝1份，硫化铜3份，氢化丁腈橡胶9份，促进剂TDEC 0.7份，防老剂NBC 1份，硬脂酸0.5份，摩擦粉2.2份，氢氧化镁4.6份，硫化梯4份，人造石墨3份。
制备方法：称取原材料→将经表面处理的聚酰亚胺纤维、经表面处理的凯夫拉短切纤维、硫酸钙晶须、芳纶耐磨颗粒、沉淀硫酸钡、沥青粉、锡粉、氢氧化铝、硫化铜、摩擦粉、人造石墨混合搅拌3～5分钟→再将所有原材料密炼混合16～19分钟→将密炼好混合物投入造粒机内造粒→将造粒后的混合物投入模具中热压一次性模塑成型，其热压温度为170℃，热压时间为33分钟，热压压力为300Mpa→表面喷涂防护层→对喷涂防护层的摩擦制动盘进行机加工即成。
实施例3
该船用电磁离合电机摩擦制动盘，其特征在于摩阻材料层中包含的原料及重量份为：
PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂10，经表面处理的聚酰亚胺纤维14份，经表面处理的凯夫拉短切纤维9份，硫酸钙晶须10份，芳纶耐磨颗粒5份，沉淀硫酸钡8份，沥青粉2.5份，锡粉3.5份，液体丁腈橡胶7份，氢氧化铝1份，硫化铜4份，氢化丁腈橡胶10份，促进剂TDEC 0.8份，防老剂NBC 1份，硬脂酸0.5份，摩擦粉2.5份，氢氧化镁4.5份，硫化梯4份，人造石墨3份。
制备方法：称取原材料→将经表面处理的聚酰亚胺纤维、经表面处理的凯夫拉短切纤维、硫酸钙晶须、芳纶耐磨颗粒、沉淀硫酸钡、沥青粉、锡粉、氢氧化铝、硫化铜、摩擦粉、人造石墨混合搅拌3～5分钟→再将所有原材料密炼混合16～19分钟→将密炼好混合物投入造粒机内造粒→将造粒后的混合物投入模具中热压一次性模塑成型，其热压温度为175℃，热压时间为35分钟，热压压力为300Mpa→表面喷涂防护层→对喷涂防护层的摩擦制动盘进行机加工即成。
本发明中的PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂购自美国圣莱科特化工(上海)公司。
国家5763-2008标准技术要求如下：
1、摩擦磨损性能 表1
2、产品在室温下的剪切强度不小在2.5MPa。
3、产品在400℃时热膨胀不大于2.5％；室温压缩率不大于2.5％，400℃时压缩率不大于5％。
上述加工方法获得的摩擦制动盘，按国家5763-2008标准检测获得以下数据
1、摩擦磨损性能 表1
2、产品在室温下的剪切强度为：4.5MPa～5.5MPa。
3、产品在400℃时热膨胀为0.5％；室温压缩率为0.5％，400℃时压缩率为1％。
从与国家技术标准要求进行对比，上述加工方法获得的耐磨型芳纶摩擦颗粒，无论是摩擦系数和磨损率、剪切强度、热膨胀、压缩率都要远远优于国家标准，摩擦性能稳定且偏差小、耐磨损，在室温和400℃高温时热膨胀压缩率变化都很小。
Claims (7)
1.一种船用电磁离合电机摩擦制动盘，包括制动盘骨架以及固定在制动盘骨架制动面上的摩阻材料层；其特征在于该摩阻材料层中包含的原料及重量份为：
PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂7～16份，经表面处理的聚酰亚胺纤维8～16份，经表面处理的凯夫拉短切纤维6～12份，硫酸钙晶须10～26份，芳纶耐磨颗粒5～12份，沉淀硫酸钡8～22份，沥青粉2～7份，锡粉3～6份，液体丁腈橡胶5～10份，氢氧化铝1～3份，硫化铜3～9份，氢化丁腈橡胶7～10份，促进剂TDEC 0.5～1份，防老剂NBC 0.7～1.5份，硬脂酸0.5～1份，摩擦粉2～6份，氢氧化镁4～7份，硫化梯3～8份，人造石墨3～7份；
所述经表面处理的聚酰亚胺纤维，是将聚酰亚胺纤维投入含40％质量比的三乙氧基硅烷偶联剂溶液中，浸渍25～30分钟后取出晾干；
所述经表面处理的凯夫拉短切纤维，是将凯夫拉短切纤维投入含30％质量比的甲基丙烯酸酰胺溶液中，浸渍35～40分钟后取出清洗并在烘箱内烘干。
2.根据权利要求1所述的船用电磁离合电机摩擦制动盘,其特征在于：所述聚酰亚胺纤维直径12um～15um，纤维长度2～3mm。
3.根据权利要求1所述的船用电磁离合电机摩擦制动盘,其特征在于：所述凯夫拉短切纤维直径18um～25um,纤维长度3～5mm。
4.根据权利要求1所述的船用电磁离合电机摩擦制动盘,其特征在于：所述硫酸钙晶须直径1um～8um,长度30～200um。
5.根据权利要求2或3或4所述的船用电磁离合电机摩擦制动盘,其特征在于：PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂、沉淀硫酸钡、氢氧化铝、硫化铜、促进剂TDEC、防老剂NBC、氢氧化镁以及硫化梯的粒度≥325目；
所述的芳纶耐磨颗粒、沥青粉、硬脂酸、锡粉、摩擦粉以及人造石墨的粒度在40～60目。
6.权利要求1所述的船用电磁离合电机摩擦制动盘摩阻材料层的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原料备用；
2)将经表面处理的聚酰亚胺纤维、经表面处理的凯夫拉短切纤维、硫酸钙晶须、芳纶耐磨颗粒、沉淀硫酸钡、沥青粉、锡粉、氢氧化铝、硫化铜、摩擦粉、人造石墨这些原料投入高速混料机内，混拌3～5分钟取出备用；
3)将氢化丁腈橡胶投入密炼机内，密炼2～3分钟后投入促进剂TDEC、防老剂NBC、硬脂酸、氢氧化镁密炼2～3分钟；接着投入PMR改性聚酰亚胺酚醛树脂密炼2～3分钟后，再投入步骤2)制备的混合物密炼8～9分钟；最后投入液体丁腈橡胶密炼2～3分钟后，取出混合物投入造粒机进行造粒，颗粒控制在5～10目；
4)模压成型：将步骤3)造粒后的混合物投入到模具型腔中热压一次模塑成型，其热压温度为165℃±10℃，热压压力为300Mpa±0.5Mpa；热压固化时间为30～35分钟；热压固化初始阶段5分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气5次，之后再保压固化到规定时间；
5)表面喷涂防护层：将模压成型产品进行机加后，喷涂自干高硬度耐磨纳米超疏水防护涂层后进行机加工即成。
7.根据权利要求6所述的船用电磁离合电机摩擦制动盘摩阻材料层的制备方法，其特征在于：所述步骤4)模压成型时，需预先在预热过的模具型腔内涂脱模剂。
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|---|---|---|---|
| CN201410539000.9A CN104329400B (zh) | 2014-10-13 | 船用电磁离合电机摩擦制动盘及其摩阻材料层制备方法 |
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| CN104329400A CN104329400A (zh) | 2015-02-04 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0735835B2 (ja) * | 1989-02-10 | 1995-04-19 | 本田技研工業株式会社 | 摩擦材 |
| JP2002226835A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Tokico Ltd | ブレーキ摩擦材 |
| US6585089B1 (en) * | 2000-08-24 | 2003-07-01 | James L. Parker | Coated brake pad and method for smoothing rotor surface and method of manufacture |
| CN102661340A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-09-12 | 王文召 | 铁道货车用合成闸瓦及其制造方法 |
| CN102900795A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-30 | 临安华龙摩擦材料有限公司 | 卷扬机刹车片及其制备方法 |
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