CN105295836A - 一种钛酸钾摩擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钛酸钾摩擦材料，主要由以下重量份比例组分所制成：碳酸钾50份、钛白粉20-40份、硬脂酸10-20份、芳纶纤维15-35份、己内酰胺15-25份、硅烷偶联剂1-5份、氢氧化钠0.2-0.8份。与现有技术相比，本发明所得钛酸钾摩擦材料，不仅具有现有技术中降低制动噪音，减少重金属硫化物含量的优势，更主要的是能够显著提高材料的摩擦磨损性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛酸钾摩擦材料及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
传统的摩擦材料以石棉为主，因为石棉对环境污染严重，对人体也具有潜在的致命的危险。当石棉的细微细微飞散在空气中被人体吸入，人体就会患上严重的疾病，包括使人的肺部产生瘢痕的石棉沉着病和另一种罕见的癌症间皮瘤。石棉导致的疾病潜伏期相对长，甚至可达40年之久。正因为知道了石棉的危害，人类才逐步探索石棉的替代材料，也才有了后来的玻璃纤维、金属纤维、耐热性有机纤维如凯夫拉(Kevlar)纤维等等。提高安全性能、减少环境污染和噪音污染、延长使用寿命应该是摩擦材料发展的大趋势。人类进入二十世纪后期，对任何材料，首先要考虑的安全因素，摩擦材料也不例外；二十世纪经济的巨大发展，由此引发的环境污染对生态环境构成了极大的破坏作用，生态平衡已经受到了严重的挑战，因此，减少或避免对环境的破坏作用显得越来越重要，现代摩擦材料的发展必须在考虑减少摩擦材料生产和加工时的环境污染的同时，还必须考虑以及摩擦材料在使用过程中的污染和报废的摩擦材料对环境的污染作用，钛酸钾对环境没有污染，甚至还能吸收部分制动过程中产生的噪音，无疑是比较理想的摩擦材料；摩擦材料使用寿命的延长，不仅节省了材料的消耗，也减少了能耗。
但是，目前现有技术中对钛酸钾摩擦材料的研究很多，也具有一些优势，如降低制动噪音，减少重金属硫化物含量等，但是也存在一些缺陷，如最重要的摩擦磨损性能不够理想等。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种钛酸钾摩擦材料及其制备方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种钛酸钾摩擦材料，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、钛白粉20-40份、硬脂酸10-20份、芳纶纤维15-35份、
己内酰胺15-25份、硅烷偶联剂1-5份、氢氧化钠0.2-0.8份。
作为优选，所述的钛酸钾摩擦材料主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、钛白粉25-35份、硬脂酸12-18份、芳纶纤维20-30份、
己内酰胺8-12份、硅烷偶联剂0.2-0.4份、氢氧化钠0.4-0.6份。
作为另一种优选，所述的钛酸钾摩擦材料主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、钛白粉30份、硬脂酸15份、芳纶纤维25份、
己内酰胺10份、硅烷偶联剂0.3份、氢氧化钠0.5份。
本发明还提供了所述钛酸钾摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳酸钾和钛白粉混合均匀，加热熔融，维持2-8小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与硬脂酸、芳纶纤维和硅烷偶联剂混合，加入乙醇，高速搅拌1-3小时，干燥，得中间料；
(3)将已内酰胺加热熔融，真空脱水，然后加入氢氧化钠和上述中间料，加热2-4小时，固化，冷却，粉碎，即得。
作为优选，所述步骤(1)中加热温度为1100-1300℃。
作为另一种优选，所述步骤(2)中高速搅拌得速度为8000-10000r/min。
作为另一种优选，所述步骤(3)中加热温度为130-150℃。
有益效果：与现有技术相比，本发明所得钛酸钾摩擦材料，不仅具有现有技术中降低制动噪音，减少重金属硫化物含量的优势，更主要的是能够显著提高材料的摩擦磨损性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
组方：
碳酸钾50份、钛白粉20份、硬脂酸10份、芳纶纤维15份、
己内酰胺15份、硅烷偶联剂1份、氢氧化钠0.2份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和钛白粉混合均匀，1100℃加热熔融，维持2小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与硬脂酸、芳纶纤维和硅烷偶联剂混合，加入乙醇，8000r/min高速搅拌1小时，干燥，得中间料；
(3)将已内酰胺加热熔融，真空脱水，然后加入氢氧化钠和上述中间料，130℃加热2小时，固化，冷却，粉碎，即得。
实施例2
组方：
碳酸钾50份、钛白粉40份、硬脂酸20份、芳纶纤维35份、
己内酰胺25份、硅烷偶联剂5份、氢氧化钠0.8份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和钛白粉混合均匀，1300℃加热熔融，维持8小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与硬脂酸、芳纶纤维和硅烷偶联剂混合，加入乙醇，10000r/min高速搅拌3小时，干燥，得中间料；
(3)将已内酰胺加热熔融，真空脱水，然后加入氢氧化钠和上述中间料，150℃加热4小时，固化，冷却，粉碎，即得。
实施例3
组方：
碳酸钾50份、钛白粉30份、硬脂酸15份、芳纶纤维25份、
己内酰胺10份、硅烷偶联剂0.3份、氢氧化钠0.5份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和钛白粉混合均匀，1200℃加热熔融，维持5小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与硬脂酸、芳纶纤维和硅烷偶联剂混合，加入乙醇，9000r/min高速搅拌2小时，干燥，得中间料；
(3)将已内酰胺加热熔融，真空脱水，然后加入氢氧化钠和上述中间料，140℃加热3小时，固化，冷却，粉碎，即得。
实施例4
组方：
碳酸钾50份、钛白粉25份、硬脂酸12份、芳纶纤维20份、
己内酰胺8份、硅烷偶联剂0.2份、氢氧化钠0.4份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和钛白粉混合均匀，1250℃加热熔融，维持4小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与硬脂酸、芳纶纤维和硅烷偶联剂混合，加入乙醇，8500r/min高速搅拌2小时，干燥，得中间料；
(3)将已内酰胺加热熔融，真空脱水，然后加入氢氧化钠和上述中间料，135℃加热3小时，固化，冷却，粉碎，即得。
实施例5
组方：
碳酸钾50份、钛白粉35份、硬脂酸18份、芳纶纤维30份、
己内酰胺12份、硅烷偶联剂0.4份、氢氧化钠0.6份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和钛白粉混合均匀，1250℃加热熔融，维持6小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与硬脂酸、芳纶纤维和硅烷偶联剂混合，加入乙醇，9500r/min高速搅拌2小时，干燥，得中间料；
(3)将已内酰胺加热熔融，真空脱水，然后加入氢氧化钠和上述中间料，145℃加热3小时，固化，冷却，粉碎，即得。
实验例本发明所得材料摩擦磨损性能考察
考察方法：材料的摩擦磨损性能采用XD-MSM型定速式摩擦试验机测试。制备相同材质、长宽尺寸为25mm×25mm、厚度为5-7mm(其厚度差小于0.2mm)的试样，在转速为500r/min、正压力为1225N下测定100，150，200，250，300，350℃下的摩擦因数和磨损率。
分别取本发明实施例3、4和5所得材料，按照相同的工艺制成相同尺寸的刹车片(摩擦材料占刹车片的重量百分比为10％)，按照上述方法考察其摩擦磨损性能，结果见下表1。
表1本发明材料摩擦磨损性能考察结果
从上表1结果可得，使用本发明所得材料制成的刹车片，从100℃到350℃，其摩擦因素最高为0.55，最低为0.49，变化仅为0.06，非常稳定；而磨损率最低为0.24，最高为0.44，最大变化仅为0.2，也非常稳定；表明本发明所得摩擦材料制成的刹车片，在整个温度变化过程中，其摩擦因素和磨损率均没有显著性变化，摩擦磨损性能稳定。
Claims (7)
1.一种钛酸钾摩擦材料，其特征在于，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、钛白粉20-40份、硬脂酸10-20份、芳纶纤维15-35份、
己内酰胺15-25份、硅烷偶联剂1-5份、氢氧化钠0.2-0.8份。
2.根据权利要求1所述的钛酸钾摩擦材料，其特征在于，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、钛白粉25-35份、硬脂酸12-18份、芳纶纤维20-30份、
己内酰胺8-12份、硅烷偶联剂0.2-0.4份、氢氧化钠0.4-0.6份。
3.根据权利要求1所述的钛酸钾摩擦材料，其特征在于，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、钛白粉30份、硬脂酸15份、芳纶纤维25份、
己内酰胺10份、硅烷偶联剂0.3份、氢氧化钠0.5份。
4.权利要求1-3任一项所述钛酸钾摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取碳酸钾和钛白粉混合均匀，加热熔融，维持2-8小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与硬脂酸、芳纶纤维和硅烷偶联剂混合，加入乙醇，高速搅拌1-3小时，干燥，得中间料；
(3)将已内酰胺加热熔融，真空脱水，然后加入氢氧化钠和上述中间料，加热2-4小时，固化，冷却，粉碎，即得。
5.根据权利要求4所述钛酸钾摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热温度为1100-1300℃。
6.根据权利要求4所述钛酸钾摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中高速搅拌得速度为8000-10000r/min。
7.根据权利要求4所述钛酸钾摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中加热温度为130-150℃。
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