CN105084862A - 一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，先将酚醛树脂和纳米二氧化硅的混合物分散于水中，再加入短切碳纤维、硅烷偶联剂、乙二醇单丁醚、十六烷基三甲基溴化铵、石墨、高岭土和微硅粉，混合，将混合物料进行球磨，干燥，将干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，即得。本发明提供的摩阻材料通过由对酚醛树脂进行改性，具有良好的强度和摩擦系数。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法。
背景技术
摩阻材料是具有稳定摩擦系数的摩擦阻尼复合材料，广泛应用于车辆及运输机械的制动及动力机械传输场所，是现代工业中不可缺少的重要材料。近些年来，随着车辆和机械的高速化，对摩阻材料提出了更高的要求，具有以卜性能要求的高性能摩阻材料己成为摩阻材料的发展研究方向：
(1)具有优良的高温摩擦性能，即(a)在相当的温度、压力、速度范围内和一定介质条件下摩捺系数保持稳定，(b)良好的热衰退性及热恢复性，(c)耐磨、磨合性好，使用寿命长；
(2)良好的物理、机械性能和加工性，如密度小、硬度低,冲击强度且在工作温度内机械性能变化小；
(3)不能擦伤或腐蚀对偶，噪音小，成本低。
迄今，已开发出石棉纤维基摩阻材料、粉末冶金无机质金属摩阻材料、半金属摩阻材料和碳纤维摩阻材料，但随着对摩阻材料的越来越高的要求，还需不断地开发出新的具有更优异性能的摩阻材料。
树脂基体是聚合物基摩阻复合材料的重要组分之一，它的作用不仅是将摩阻材料的各部分(增强纤维、填料、助剂)牢固地粘接在一起，赋予材料一定的结构强度，而且对摩阻材料的摩擦磨损性能和耐高温性能具有很大的影响。因此，基体树脂的性能直接影响摩阻材料的整体性能。
酚醛树脂是聚合物基摩阻材料使用最多也是最重要的一类基体材料。通常摩阻材料所使用的酚醛树脂是在酸催化作用下合成的苯酚甲醛树脂。酚醛树脂由于本身结构中含有较多的芳环，而具有较好的耐热性能和力学性能。然而，酚醛树脂的次甲基键在热氧化条件下氧化断裂，容易造成树脂的氧化分解。普通酚醛树脂在200℃以下能够长期稳定使用，若超过200℃，会明显发生氧化，当超过300℃时热分解现象相当严重，限制了酚醛树脂在高性能摩阻材料中的应用，迫切需要对其改性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，所得摩阻材料具有良好的强度和摩擦系数
一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂2～7份和纳米二氧化硅1～5份的混合物分散于水10～15份中，再加入短切碳纤维3～6份、硅烷偶联剂1～5份、乙二醇单丁醚2～4份、十六烷基三甲基溴化铵3～7份、石墨1～5份、高岭土2～6份和微硅粉3～8份，混合；
步骤2，将步骤1所得混合物料进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，即得。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中，在水中还加入再分散乳胶粉1～3份。
作为上述发明的进一步改进，所述的可再分散乳胶粉是指乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物、丙稀酸共聚物中的一种。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中物料混合在CO2气氛中进行。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中在混合物料中还需要加入硬脂酸镁1～5份。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中在混合物料中还需要加入硫酸钡0.3～0.5份。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中的烧结温度是1400～1600℃，氩气气氛保护，保温时间0.5～2h；
本发明提供的摩阻材料通过由对酚醛树脂进行改性，具有良好的强度和摩擦系数。
具体实施方式
实施例1
一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂2份和纳米二氧化硅1份的混合物分散于水10份中，再加入短切碳纤维3份、硅烷偶联剂1份、乙二醇单丁醚2份、十六烷基三甲基溴化铵3份、石墨1份、高岭土2份和微硅粉3份，混合；
步骤2，将步骤1所得混合物料进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，烧结温度是1400℃，氩气气氛保护，保温时间0.5h，即得。
实施2
一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂7份和纳米二氧化硅5份的混合物分散于水15份中，再加入短切碳纤维6份、硅烷偶联剂5份、乙二醇单丁醚4份、十六烷基三甲基溴化铵7份、石墨5份、高岭土6份和微硅粉8份，混合；
步骤2，将步骤1所得混合物料进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，烧结温度是1600℃，氩气气氛保护，保温时间2h，即得。
实施例3
一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂4份和纳米二氧化硅2份的混合物分散于水12份中，再加入短切碳纤维5份、硅烷偶联剂2份、乙二醇单丁醚3份、十六烷基三甲基溴化铵6份、石墨4份、高岭土3份和微硅粉7份，混合；
步骤2，将步骤1所得混合物料进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，烧结温度是1500℃，氩气气氛保护，保温时间1h即得。
实施例4
一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂4份和纳米二氧化硅2份的混合物分散于水12份中，再加入短切碳纤维5份、硅烷偶联剂2份、乙二醇单丁醚3份、十六烷基三甲基溴化铵6份、石墨4份、高岭土3份和微硅粉7份，混合；
步骤2，将步骤1所得混合物料进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，烧结温度是1500℃，氩气气氛保护，保温时间1h即得。
步骤1中，在水中还加入乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物1份。
步骤1中物料混合在CO2气氛中进行。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于：步骤2中在混合物料中还需要加入硬脂酸镁1～5份。
一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂4份和纳米二氧化硅2份的混合物分散于水12份中，再加入短切碳纤维5份、硅烷偶联剂2份、乙二醇单丁醚3份、十六烷基三甲基溴化铵6份、石墨4份、高岭土3份和微硅粉7份，混合；
步骤2，在步骤1所得混合物料中加入硬脂酸镁2份，进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，烧结温度是1500℃，氩气气氛保护，保温时间1h即得。
步骤1中，在水中还加入乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物1份。
步骤1中物料混合在CO2气氛中进行。
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于：步骤2中在混合物料中还需要加入硫酸钡0.3～0.5份。
一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂4份和纳米二氧化硅2份的混合物分散于水12份中，再加入短切碳纤维5份、硅烷偶联剂2份、乙二醇单丁醚3份、十六烷基三甲基溴化铵6份、石墨4份、高岭土3份和微硅粉7份，混合；
步骤2，在步骤1所得混合物料中加入硬脂酸镁2份、硫酸钡0.4份，进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，烧结温度是1500℃，氩气气氛保护，保温时间1h即得。
步骤1中，在水中还加入乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物1份。
步骤1中物料混合在CO2气氛中进行。
将实施例1至6所得摩阻材料进行性能测试，结果如下：
由上表可知，本发明制备得到的摩阻材料的弯曲强度和摩擦系数都较高，分别达到了130MPa以上和0.32以上，另外，通过引入可再分散乳胶粉，可以在烧结的过程中，使摩阻材料形成适宜的结构，提高弯曲强度。另外，通过实施例4、5、6对比可以看出，通过在球磨时引入硬脂酸镁可以改善颗粒形成的填充性，在经过烧结之后，得到的摩擦材料的导热系数提高，加入硫酸钡的目的是提高可再分散乳胶粉与混合物料的相容性，使其进一步地提高导热系数。
Claims (7)
1.一种改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将酚醛树脂2～7份和纳米二氧化硅1～5份的混合物分散于水10～15份中，再加入短切碳纤维3～6份、硅烷偶联剂1～5份、乙二醇单丁醚2～4份、十六烷基三甲基溴化铵3～7份、石墨1～5份、高岭土2～6份和微硅粉3～8份，混合；
步骤2，将步骤1所得混合物料进行球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，将步骤2所得干燥物压制成坯之后，在高温真空炉中进行烧结，即得。
2.根据权利要求1所述的改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，在甲苯中还加入再分散乳胶粉1～3份。
3.根据权利要求2所述的改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，其特征在于：所述的可再分散乳胶粉是指乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物、丙稀酸共聚物中的一种。
4.根据权利要求1所述的改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，其特征在于：步骤1中物料混合在CO2气氛中进行。
5.根据权利要求1所述的改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，其特征在于：步骤2中在混合物料中还需要加入硬脂酸镁1～5份。
6.根据权利要求1所述的改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，其特征在于：步骤2中在混合物料中还需要加入硫酸钡0.3～0.5份。
7.根据权利要求1所述的改性酚醛树脂摩阻材料的制备方法，其特征在于：步骤3中的烧结温度是1400～1600℃，氩气气氛保护，保温时间0.5～2h。
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