CN105108662B - 一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法及制陶瓷摩擦材料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶瓷摩擦材料技术领域，尤其是一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法及制陶瓷摩擦材料方法，从陶瓷摩擦材料应用的酚醛树脂入手，对酚醛树脂进行改性处理，并且结合对酚醛树脂进行改性处理的改性剂的配方以及改性剂的制备方法，再结合后期用来制备陶瓷摩擦材料，其陶瓷摩擦材料中的原料配方以及采用上述原料配方制备的陶瓷摩擦材料的制备方法，进而使得制备的陶瓷摩擦材料的动静摩擦系数比以及磨损率得到了较大程度的突破，使得动静摩擦系数比由传统的91％提高到了98％，使得磨损率降低了20％。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷摩擦材料技术领域，尤其是一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法及制陶瓷摩擦材料方法。
背景技术
随着摩擦材料的不断发展，陶瓷摩擦材料伴随着自身的优点而得到了大面积的使用和推广，并在近几年得到了快速的发展，但是，传统的陶瓷摩擦材料均是对于陶瓷摩擦材料的配方、陶瓷摩擦材料的制备工艺等等进行研究，并未对采用的原料的性能进行改良来结合陶瓷摩擦材料的制备工艺以及原料配比来进行研究，进而使得陶瓷摩擦材料进入一个难以继续发展的瓶颈，使得陶瓷摩擦材料的动静摩擦系数比以及磨损率在现有技术中达到了最高限，进而使得陶瓷摩擦材料的进一步发展受到局限性，为此，本研究者从陶瓷摩擦材料应用的酚醛树脂入手，对酚醛树脂进行改性处理，并且结合对酚醛树脂进行改性处理的改性剂的配方以及改性剂的制备方法，再结合后期用来制备陶瓷摩擦材料，其陶瓷摩擦材料中的原料配方以及采用上述原料配方制备的陶瓷摩擦材料的制备方法，进而使得制备的陶瓷摩擦材料的动静摩擦系数比以及磨损率得到了较大程度的突破，使得动静摩擦系数比由传统的91％提高到了98％，使得磨损率降低了20％，进而为陶瓷摩擦材料技术领域提供了一种新思路和新突破。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法及制陶瓷摩擦材料方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法，包括以下步骤：
(1)改性剂制备：将橡子粉、硫化钡、腰果壳油按照质量比为1～3:2～5:13-17混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为33-52℃，再将其置于超声波频率为100-300Hz的超声波处理器中处理20-30min，再向其中加入硼砂和桐油，硼砂加入量为橡子粉的0.7-0.9倍，桐油的加入量为硫化钡的0.3-0.7倍，再将其转入温度为56-73℃的环境中，采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理20-30min后，再向其中加入占改性剂3-7％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过50-70目筛处理后，再将其置于超声频率为1000-1700Hz处理5-10s，再将其置于温度为2-7℃环境中保存，待用；
(2)酚醛树脂改性：将步骤1)制备好的改性剂置于混合槽中，并调整混合槽中的搅拌泵的搅拌速度为200-300r/min，控制混合槽中的温度为60-80℃，再向其中加入酚醛树脂，其中酚醛树脂的加入量为改性剂的2-5倍，并将其加入搅拌均匀后，再向其中投入占改性剂用量的1-3％重量的生石灰，并将其置于超声波处理器中，控制超声频率为100-300Hz处理20-30min，即可完成酚醛树脂的改性。
本发明还提供陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法用的改性剂，其原料以重量份计为橡子粉1-3份、硫化钡2-5份、腰果壳油13-17份、硼砂0.7-2.7份、桐油0.6-3.5份。
所述的原料以重量份计为橡子粉2份、硫化钡3份、腰果壳油15份、硼砂1.3份、桐油2.5份。
本发明还提供陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法用的改性剂的制备方法，将橡子粉、硫化钡、腰果壳油混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为33-52℃，再将其置于超声波频率为100-300Hz的超声波处理器中处理20-30min，再向其中加入硼砂和桐油，再将其转入温度为56-73℃的环境中，采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理20-30min后，再向其中加入占改性剂3-7％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过50-70目筛处理后，再将其置于超声频率为1000-1700Hz处理5-10s，再将其置于温度为2-7℃环境中保存。
本发明还将陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料的制备。
本发明还提供一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量份计为：磷石膏2-5份、橡胶粉1-5份、改性酚醛树脂6-8份、硅藻土9-13份、陶瓷纤维20-30份、碳纤维5-9份、煤矸石3-5份、十二烷基苯磺酸钠2-5份。
所述的原料成分以重量份计为：磷石膏3份、橡胶粉4份、改性酚醛树脂7份、硅藻土10份、陶瓷纤维23份、碳纤维8份、煤矸石4份、十二烷基苯磺酸钠4份。
本发明还提供一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、煤矸石混合后，并向其中加入混合物料2-3倍的水，让其浸泡处理10-30min后，再将其温度调整为80-100℃，并采用搅拌速度为300-500r/min搅拌处理10-20min，再向其中加入硅藻土、橡胶粉，并将其置于研磨机中研磨过70-90目的筛，再将其温度调整为200-300℃处理30-50min，再向其中加入改性酚醛树脂、陶瓷纤维、碳纤维，并将其送入超声波处理器中采用超声频率为30-300Hz处理20-40s，再向其中加入十二烷基苯磺酸钠，并采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理30-40min，待用；
(2)将步骤(1)中处理好的物料在模具中压制成毛坯：压制压力：200～300MPa；压制密度：3.5～4.5g/cm3；并将毛坯转入烧结炉中存放处理5-9天；
(3)采用炉温从常温在5h内升温至450℃，并控制烧结炉内的压力为0.7kg；再将温度从450℃在4h内升温至700℃，炉内压力控制为1.1kg；再将温度从700℃在3h内升温至820℃，炉内压力控制为1.5kg；再将温度从820℃在2h内升温至950℃，炉内压力控制为2.7kg；再将温度控制在950-980℃的范围内烧结处理3-4h，并控制炉内压力处于1.3kg，在1-3h内降温处理至温度≤100℃，即得成品。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过对酚醛树脂进行改性方法的改性剂以及改性过程中引入超声波处理，进而杀跌酚醛树脂的改性效果更佳，进而再将其应用于陶瓷摩擦材料制备，进而使得制备的陶瓷摩擦材料的性能得到改善，进而使得陶瓷摩擦材料的耐摩擦性能，强度性能，耐热性能均得到了改善，尤其是陶瓷摩擦材料的摩擦系数得到了改善，使得陶瓷摩擦材料的动静摩擦系数比达到了97-98.3％，并且也使得陶瓷摩擦材料的磨损率相比传统的摩擦材料降低了20％。
同时，本发明尤其是结合改性剂的配比以及改性剂的处理方式进行处理和调整，进而使得酚醛树脂的改性处理效果更佳优异。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法，包括以下步骤：
(1)改性剂制备：将橡子粉、硫化钡、腰果壳油按照质量比为1:2:13混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为33℃，再将其置于超声波频率为100Hz的超声波处理器中处理20min，再向其中加入硼砂和桐油，硼砂加入量为橡子粉的0.7倍，桐油的加入量为硫化钡的0.3倍，再将其转入温度为56℃的环境中，采用搅拌速度为1000r/min搅拌处理20min后，再向其中加入占改性剂3％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过50目筛处理后，再将其置于超声频率为1000Hz处理5s，再将其置于温度为2℃环境中保存，待用；
(2)酚醛树脂改性：将步骤1)制备好的改性剂置于混合槽中，并调整混合槽中的搅拌泵的搅拌速度为200r/min，控制混合槽中的温度为60℃，再向其中加入酚醛树脂，其中酚醛树脂的加入量为改性剂的2倍，并将其加入搅拌均匀后，再向其中投入占改性剂用量的1％重量的生石灰，并将其置于超声波处理器中，控制超声频率为100Hz处理20min，即可完成酚醛树脂的改性。
实施例2
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法，包括以下步骤：
(1)改性剂制备：将橡子粉、硫化钡、腰果壳油按照质量比为3:5:17混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为52℃，再将其置于超声波频率为300Hz的超声波处理器中处理30min，再向其中加入硼砂和桐油，硼砂加入量为橡子粉的0.9倍，桐油的加入量为硫化钡的0.7倍，再将其转入温度为73℃的环境中，采用搅拌速度为3000r/min搅拌处理30min后，再向其中加入占改性剂7％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过70目筛处理后，再将其置于超声频率为1700Hz处理5-10s，再将其置于温度为7℃环境中保存，待用；
(2)酚醛树脂改性：将步骤1)制备好的改性剂置于混合槽中，并调整混合槽中的搅拌泵的搅拌速度为300r/min，控制混合槽中的温度为80℃，再向其中加入酚醛树脂，其中酚醛树脂的加入量为改性剂的5倍，并将其加入搅拌均匀后，再向其中投入占改性剂用量的3％重量的生石灰，并将其置于超声波处理器中，控制超声频率为300Hz处理30min，即可完成酚醛树脂的改性。
实施例3
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法，包括以下步骤：
(1)改性剂制备：将橡子粉、硫化钡、腰果壳油按照质量比为2:3:15混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为44℃，再将其置于超声波频率为200Hz的超声波处理器中处理25min，再向其中加入硼砂和桐油，硼砂加入量为橡子粉的0.8倍，桐油的加入量为硫化钡的0.5倍，再将其转入温度为67℃的环境中，采用搅拌速度为2000r/min搅拌处理25min后，再向其中加入占改性剂5％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过60目筛处理后，再将其置于超声频率为1300Hz处理8s，再将其置于温度为5℃环境中保存，待用；
(2)酚醛树脂改性：将步骤1)制备好的改性剂置于混合槽中，并调整混合槽中的搅拌泵的搅拌速度为250r/min，控制混合槽中的温度为70℃，再向其中加入酚醛树脂，其中酚醛树脂的加入量为改性剂的3倍，并将其加入搅拌均匀后，再向其中投入占改性剂用量的2％重量的生石灰，并将其置于超声波处理器中，控制超声频率为200Hz处理25min，即可完成酚醛树脂的改性。
实施例4
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法用的改性剂，其原料以重量计为橡子粉1kg、硫化钡2kg、腰果壳油13kg、硼砂0.7kg、桐油0.6kg。
其制备方法，将橡子粉、硫化钡、腰果壳油混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为33℃，再将其置于超声波频率为100Hz的超声波处理器中处理20min，再向其中加入硼砂和桐油，再将其转入温度为56℃的环境中，采用搅拌速度为1000r/min搅拌处理20min后，再向其中加入占改性剂3％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过50目筛处理后，再将其置于超声频率为1000Hz处理5s，再将其置于温度为2℃环境中保存。
实施例5
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法用的改性剂，其原料以重量计为橡子粉3kg、硫化钡5kg、腰果壳油17kg、硼砂2.7kg、桐油3.5kg。
其制备方法，将橡子粉、硫化钡、腰果壳油混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为52℃，再将其置于超声波频率为300Hz的超声波处理器中处理30min，再向其中加入硼砂和桐油，再将其转入温度为73℃的环境中，采用搅拌速度为3000r/min搅拌处理30min后，再向其中加入占改性剂7％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过70目筛处理后，再将其置于超声频率为1700Hz处理10s，再将其置于温度为7℃环境中保存。
实施例6
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法用的改性剂，其原料以重量计为橡子粉2kg、硫化钡3kg、腰果壳油15kg、硼砂1.3kg、桐油2.5kg。
其制备方法，将橡子粉、硫化钡、腰果壳油混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为39℃，再将其置于超声波频率为200Hz的超声波处理器中处理27min，再向其中加入硼砂和桐油，再将其转入温度为68℃的环境中，采用搅拌速度为2000r/min搅拌处理25min后，再向其中加入占改性剂6％重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过65目筛处理后，再将其置于超声频率为1300Hz处理9s，再将其置于温度为3℃环境中保存。
实施例7
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量计为：磷石膏2kg、橡胶粉1kg、改性酚醛树脂6kg、硅藻土9kg、陶瓷纤维20kg、碳纤维5kg、煤矸石3kg、十二烷基苯磺酸钠2kg。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、煤矸石混合后，并向其中加入混合物料2倍的水，让其浸泡处理10min后，再将其温度调整为80℃，并采用搅拌速度为300r/min搅拌处理10min，再向其中加入硅藻土、橡胶粉，并将其置于研磨机中研磨过70目的筛，再将其温度调整为200℃处理30min，再向其中加入改性酚醛树脂、陶瓷纤维、碳纤维，并将其送入超声波处理器中采用超声频率为30Hz处理20s，再向其中加入十二烷基苯磺酸钠，并采用搅拌速度为1000r/min搅拌处理30min，待用；
(2)将步骤(1)中处理好的物料在模具中压制成毛坯：压制压力：200MPa；压制密度：3.5g/cm3；并将毛坯转入烧结炉中存放处理5天；
(3)采用炉温从常温在5h内升温至450℃，并控制烧结炉内的压力为0.7kg；再将温度从450℃在4h内升温至700℃，炉内压力控制为1.1kg；再将温度从700℃在3h内升温至820℃，炉内压力控制为1.5kg；再将温度从820℃在2h内升温至950℃，炉内压力控制为2.7kg；再将温度控制在950-980℃的范围内烧结处理3-4h，并控制炉内压力处于1.3kg，在1-3h内降温处理至温度≤100℃，即得成品。
实施例8
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量计为：磷石膏5kg、橡胶粉5kg、改性酚醛树脂8kg、硅藻土13kg、陶瓷纤维30kg、碳纤维9kg、煤矸石5kg、十二烷基苯磺酸钠5kg。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、煤矸石混合后，并向其中加入混合物料3倍的水，让其浸泡处理30min后，再将其温度调整为100℃，并采用搅拌速度为500r/min搅拌处理20min，再向其中加入硅藻土、橡胶粉，并将其置于研磨机中研磨过90目的筛，再将其温度调整为300℃处理50min，再向其中加入改性酚醛树脂、陶瓷纤维、碳纤维，并将其送入超声波处理器中采用超声频率为300Hz处理40s，再向其中加入十二烷基苯磺酸钠，并采用搅拌速度为3000r/min搅拌处理40min，待用；
(2)将步骤(1)中处理好的物料在模具中压制成毛坯：压制压力：300MPa；压制密度：4.5g/cm3；并将毛坯转入烧结炉中存放处理9天；
(3)采用炉温从常温在5h内升温至450℃，并控制烧结炉内的压力为0.7kg；再将温度从450℃在4h内升温至700℃，炉内压力控制为1.1kg；再将温度从700℃在3h内升温至820℃，炉内压力控制为1.5kg；再将温度从820℃在2h内升温至950℃，炉内压力控制为2.7kg；再将温度控制在950-980℃的范围内烧结处理3-4h，并控制炉内压力处于1.3kg，在1-3h内降温处理至温度≤100℃，即得成品。
实施例9
一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料，其原料成分以重量计为：磷石膏3kg、橡胶粉4kg、改性酚醛树脂7kg、硅藻土10kg、陶瓷纤维23kg、碳纤维8kg、煤矸石4kg、十二烷基苯磺酸钠4kg。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、煤矸石混合后，并向其中加入混合物料2.5倍的水，让其浸泡处理20min后，再将其温度调整为90℃，并采用搅拌速度为400r/min搅拌处理15min，再向其中加入硅藻土、橡胶粉，并将其置于研磨机中研磨过80目的筛，再将其温度调整为260℃处理40min，再向其中加入改性酚醛树脂、陶瓷纤维、碳纤维，并将其送入超声波处理器中采用超声频率为100Hz处理30s，再向其中加入十二烷基苯磺酸钠，并采用搅拌速度为2000r/min搅拌处理35min，待用；
(2)将步骤(1)中处理好的物料在模具中压制成毛坯：压制压力：250MPa；压制密度：3.9g/cm3；并将毛坯转入烧结炉中存放处理8天；
(3)采用炉温从常温在5h内升温至450℃，并控制烧结炉内的压力为0.7kg；再将温度从450℃在4h内升温至700℃，炉内压力控制为1.1kg；再将温度从700℃在3h内升温至820℃，炉内压力控制为1.5kg；再将温度从820℃在2h内升温至950℃，炉内压力控制为2.7kg；再将温度控制在950-980℃的范围内烧结处理3-4h，并控制炉内压力处于1.3kg，在1-3h内降温处理至温度≤100℃，即得成品。
Claims (7)
1.一种陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）改性剂制备：将橡子粉、硫化钡、腰果壳油按照质量比为1~3:2~5:13-17混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为33-52℃，再将其置于超声波频率为100-300Hz的超声波处理器中处理20-30min，再向其中加入硼砂和桐油，硼砂加入量为橡子粉的0.7-0.9倍，桐油的加入量为硫化钡的0.3-0.7倍，再将其转入温度为56-73℃的环境中，采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理20-30min后，再向其中加入占改性剂3-7%重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过50-70目筛处理后，再将其置于超声频率为1000-1700Hz处理5-10s，再将其置于温度为2-7℃环境中保存，待用；
（2）酚醛树脂改性：将步骤1）制备好的改性剂置于混合槽中，并调整混合槽中的搅拌泵的搅拌速度为200-300r/min，控制混合槽中的温度为60-80℃，再向其中加入酚醛树脂，其中酚醛树脂的加入量为改性剂的2-5倍，并将其加入搅拌均匀后，再向其中投入占改性剂用量的1-3%重量的生石灰，并将其置于超声波处理器中，控制超声频率为100-300Hz处理20-30min，即可完成酚醛树脂的改性。
2.如权利要求1所述的陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法用的改性剂，其特征在于，其原料以重量份计为橡子粉1-3份、硫化钡2-5份、腰果壳油13-17份、硼砂0.7-2.7份、桐油0.6-3.5份。
3.如权利要求2所述的陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法用的改性剂的制备方法，其特征在于，将橡子粉、硫化钡、腰果壳油混合后置于混合槽中，并调整混合槽的温度为33-52℃，再将其置于超声波频率为100-300Hz的超声波处理器中处理20-30min，再向其中加入硼砂和桐油，再将其转入温度为56-73℃的环境中，采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理20-30min后，再向其中加入占改性剂3-7%重量的柴油，并将其经过研磨机研磨并过50-70目筛处理后，再将其置于超声频率为1000-1700Hz处理5-10s，再将其置于温度为2-7℃环境中保存。
4.如权利要求1所述的陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料的制备。
5.如权利要求4所述的陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料，其特征在于，其原料成分以重量份计为：磷石膏2-5份、橡胶粉1-5份、改性酚醛树脂6-8份、硅藻土9-13份、陶瓷纤维20-30份、碳纤维5-9份、煤矸石3-5份、十二烷基苯磺酸钠2-5份。
6.如权利要求4或5所述的陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料，其特征在于，所述的原料成分以重量份计为：磷石膏3份、橡胶粉4份、改性酚醛树脂7份、硅藻土10份、陶瓷纤维23份、碳纤维8份、煤矸石4份、十二烷基苯磺酸钠4份。
7.如权利要求6所述的陶瓷摩擦材料用酚醛树脂改性方法改性的酚醛树脂应用于陶瓷摩擦材料制备的陶瓷摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将磷石膏、煤矸石混合后，并向其中加入混合物料2-3倍的水，让其浸泡处理10-30min后，再将其温度调整为80-100℃，并采用搅拌速度为300-500r/min搅拌处理10-20min，再向其中加入硅藻土、橡胶粉，并将其置于研磨机中研磨过70-90目的筛，再将其温度调整为200-300℃处理30-50min，再向其中加入改性酚醛树脂、陶瓷纤维、碳纤维，并将其送入超声波处理器中采用超声频率为30-300Hz处理20-40s，再向其中加入十二烷基苯磺酸钠，并采用搅拌速度为1000-3000r/min搅拌处理30-40min，待用；
（2）将步骤 (1)中处理好的物料在模具中压制成毛坯：压制压力：200～300MPa；压制密度：3.5～4.5g/cm3；并将毛坯转入烧结炉中存放处理5-9天；
（3）采用炉温从常温在5h内升温至450℃，并控制烧结炉内的压力为0.7kg；再将温度从450℃在4h内升温至700℃，炉内压力控制为1.1kg；再将温度从700℃在3h内升温至820℃，炉内压力控制为1.5kg；再将温度从820℃在2h内升温至950℃，炉内压力控制为2.7kg；再将温度控制在950-980℃的范围内烧结处理3-4h，并控制炉内压力处于1.3kg，在1-3h内降温处理至温度≤100℃，即得成品。
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