CN106280115A - 一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料及其制备方法 - Google Patents

一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料，它是由下述重量份的原料组成的：硅藻土6‑8、二硫化钼1‑2、聚氯乙烯140‑170、正硅酸乙酯6‑8、1，3，5‑三甲基苯0.01‑0.02、三聚氰胺37‑40、37‑40%的甲醛水溶液50‑60、三乙醇胺0.2‑0.3、烷基酚聚氧乙烯醚0.3‑0.5、二烃基五硫化物RC25402‑3、六钛酸钾晶须1‑2、钛酸酯偶联剂kt1050.3‑1、废旧橡胶粉2‑3、乙酸锌1‑1.6、四氢糠醇2‑3、二乙醇酰胺0.5‑1、均苯四酸二酐0.3‑1、聚丙烯酸丁酯2‑4、羟基乙酸纤维素1‑2。本发明耐高温，耐摩擦，综合性能好，稳定性高。

Description

一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及摩擦材料技术领域，尤其涉及一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料及其制备方法。
背景技术
摩擦学材料，按摩擦元件的工作条件和要求，可分为减摩材料、耐磨材料和摩擦材料。按材料的类型，分为金属摩擦学材料、无机非金属摩擦学材料以及聚合物摩擦学材料，金属材料易腐烛的特点，阻碍了其在航海或化工行业等特殊场合的应用;陶瓷材料的脆性更严重阻碍了其应用，尤其是陶瓷材料在烧结过程中残留的气孔对性能影响相当大;聚合物及其复合材料具有优良的物理、化学性能，质量轻、比强度高、比模量大、耐腐蚀性好、自润滑性好，且具有多功能性、易于加工，具有广泛的应用领域，可作为贵重金属的替代材料。西方国家不断地开发高性能的工程塑料复合材料用于制作轴承、轴套、阀座、阀片、垫片等配件以及通用机械及其密封件，以满足耐高温、耐磨损、耐腐烛、使用寿命长等要求，所以，研制高性能的聚合物基减摩耐磨复合材料已显得尤为重要。
摩擦材料制品在装配使用之前，需要进行一些后加工处理，如钻孔、错装、装配等机械加工，才能装配成刹车片总成或离合器总成。此外，摩擦材料在工作过程中，除了要承受较高的温度以为，还要承受较大的压力和剪切力。因此，摩擦材料在保持较好的摩擦性能同时，还必须具有足够的机械强度，以保证在后加工或使用过程中不会破损或碎裂。对制动片而已，冲击强度和弯曲性能是其较为关注的力学性能指标，较好的冲击强度和弯曲性能使其在后加工和工作条件下不致损坏；
聚合物自润滑材料包括两种主要类型，一种是本身具有较低摩擦系数的聚合物材料，如聚四氟乙烯、尼龙、聚丙稀等;另一种是以聚合物材料为基体，添加润滑组分和改性增强组分，并按一定工艺制备而成的聚合物基自润滑复合材料。近年来，单独使用聚合物材料作为润滑材料的已不太多，对第一类材料，人们也往往都要对其进行改性增强，以进一步改善其综合性能。因此，所谓聚合物自润滑材料，其实就是聚合物基的自润滑复合材料；聚合物基自润滑复合材料已经在机电行业获得了广泛的应用，如家电、电子、轻工纺织和机械等行业的许多轴承、齿轮、衬套、导轨、锅轮、凸轮和活塞环等都是用聚合物基自润滑复合材料制备的；
介孔材料孔道内外表面含有较多的轻基，研究人员采用不同修饰方法将一些功能性基团引人介孔孔道表面，对介孔材料进行功能化修饰，制得介孔主体-有机组分客体的组装体系，由于主客体间存在親合作用，组装体系研究用于新型功能材料。从近年来研究发现，将介孔材料用于增强聚合物基体，使树脂分子链引入介孔孔道内制得聚合物基介孔复合材料。这种无机材料增强聚合物基体将有助于纳米材料的分散和有机无机两相的界面相容性。聚合物基介孔复合材料的研究尚处于起步阶段，制备过程中存在一些共性问题:(1)如何对介孔材料进行有效的表面修饰，改善两相间的界面相容性，同时表面修饰不能引起介孔材料孔道口的堵塞，影响单体小分子或大分子链的进入。(2)如何使小分子单体或预聚物更多进入介孔材料孔道，并使介孔材料均匀分散于单体中。有助于形成较好“有机-无机互穿网络结构”。(3)针对不同的树脂基体，采用何种制备方法让介孔材料在聚合物基体中均勾分散，形成较好的“有机-无机互穿网络结构”；
本发明基于介孔材料有序孔道，较高比表面积，较大孔径和孔容等结构特征，采用超声处理使单体进入介孔孔道，再通过聚合制备三聚氰胺甲醛树脂基介孔复合材料，该树脂分子链或链段嵌入介孔孔道中，形成新型“有机-无机互穿网络结构”，以三聚氰胺甲醛树脂树脂基介孔复合材料为基体树脂制得力学性能、热性能和摩擦性能较好的摩擦材料。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料，它是由下述重量份的原料组成的：
硅藻土6-8、二硫化钼1-2、聚氯乙烯140-170、正硅酸乙酯6-8、1，3，5-三甲基苯0.01-0.02、三聚氰胺37-40、37-40%的甲醛水溶液50-60、三乙醇胺0.2-0.3、烷基酚聚氧乙烯醚0.3-0.5、二烃基五硫化物RC25402-3、六钛酸钾晶须1-2、钛酸酯偶联剂kt1050.3-1、废旧橡胶粉2-3、乙酸锌1-1.6、四氢糠醇2-3、二乙醇酰胺0.5-1、均苯四酸二酐0.3-1、聚丙烯酸丁酯2-4、羟基乙酸纤维素1-2。
一种所述的绝缘聚氯乙烯摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将上述硅藻土送入10-13mol/l的氢氧化钠中，浸泡1-2小时，过滤，将沉淀水洗2-3次，与羟基乙酸纤维素混合，加入到混合料重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，得纤维分散液；
（2）将上述聚氯乙烯重量的10-12%，与1，3，5-三甲基苯混合，加入到混合料重量70-80倍的、27-30%的盐酸溶液中，送入到36-40℃的恒温水浴中，200-300转/分搅拌4-5小时，滴加上述正硅酸乙酯，搅拌反应24-26小时，加入上述纤维分散液，搅拌均匀，出料，在100-110℃下恒温干燥20-22小时，再在550-580℃下焙烧4-5小时，得介孔材料；
（3）将上述乙酸锌、均苯四酸二酐混合，加入到混合料重量17-19倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述介孔材料，得酸酐溶液；
（4）将上述烷基酚聚氧乙烯醚加入到其重量90-100倍的去离子水中，加入介孔材料、酸酐溶液，超声2-3分钟，得介孔材料分散液；
（5）将上述二乙醇酰胺加入到四氢糠醇中，升高温度为80-87℃，加入废旧橡胶粉，保温搅拌10-17分钟，加入到混合体系重量4-6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述钛酸酯偶联剂kt105，600-700转/分搅拌8-10分钟，降低温度为60-65℃，加入上述六钛酸钾晶须、二硫化钼，保温搅拌20-25小时，得偶联剂醇液；
（6）将上述三聚氰胺、37-40%的甲醛水溶液、三乙醇胺混合，在65-70℃下保温搅拌70-78分钟，加入上述介孔材料分散液、二烃基五硫化物RC2540，在上述温度下，1500-1600转/分搅拌17-20分钟，滴加0.1-0.2g/ml的氯化铵溶液，调节pH为4-5，升高温度为80-83℃，保温搅拌90-100分钟，降低温度为47-50℃，加入上述偶联剂醇液，保温搅拌17-20分钟，抽滤，将得到的沉淀用丙酮、去离子水交替洗涤2-3次，常温干燥，得树脂改性介孔材料；
（7）将上述树脂改性介孔材料与剩余各原料混合，送入挤出机中，熔融挤出，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，即得。
本发明的优点是：本发明首先以1，3，5-三甲苯为扩孔剂，以正硅酸乙酯为硅源，在强酸性条件下合成了介孔材料，该介孔材料具有较高的比表面积、较大孔径和孔容，然后将该介孔材料与由三聚氰胺、甲醛形成的树脂共混，三聚氰胺－甲醛树脂力学强度高，热稳定性好，分子链与介孔材料内外表面发生键接作用，部分分子链或链段嵌入介孔材料孔道内，形成介孔孔道内外分子链相缠结，形成有机-无机互穿网络结构，这种结构改善了两相的界面相容性，并限制了分子链运动，提高了复合材料的热稳定性，在摩擦过程中，由于聚合物分子链与介孔内外缠结，使介孔材料较难从基体树脂中剥离，降低了磨损量，提高了复合材料的高温摩擦性能；在受到冲击时，能够有效地传递外应力，引起介孔材料包覆基体产生局部屈服形变，增加耗散冲击能，有利于冲击强度的提高，同时降低了磨损量，提高了复合材料的高温摩擦性能；
同时本发明还将二烃基五硫化物、六铁酸钾晶须包覆于树脂之间，不仅可提高树脂基体的力学性能，延长使用寿命，还可以在摩擦过程中承担部分载荷，减少摩擦副表面的粘着，阻止树脂基体的热变化，改善摩擦磨损性能，提高了成品材料的综合性能
本发明的摩擦材料绝缘性好，安全系数高。
具体实施方式
一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料，它是由下述重量份的原料组成的：
硅藻土6、二硫化钼1、聚氯乙烯140、正硅酸乙酯6、1，3，5三甲基苯0.01、三聚氰胺37、37%的甲醛水溶液50、三乙醇胺0.2、烷基酚聚氧乙烯醚0.3、二烃基五硫化物RC25402、六钛酸钾晶须1、钛酸酯偶联剂kt1050.3、废旧橡胶粉2、乙酸锌1、四氢糠醇2、二乙醇酰胺0.5、均苯四酸二酐0.3、聚丙烯酸丁酯2、羟基乙酸纤维素1。
一种所述的绝缘聚氯乙烯摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将上述硅藻土送入10mol/l的氢氧化钠中，浸泡1小时，过滤，将沉淀水洗2次，与羟基乙酸纤维素混合，加入到混合料重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，得纤维分散液；
（2）将上述聚氯乙烯重量的10%，与1，3，5三甲基苯混合，加入到混合料重量70倍的、27%的盐酸溶液中，送入到36℃的恒温水浴中，200转/分搅拌4小时，滴加上述正硅酸乙酯，搅拌反应24小时，加入上述纤维分散液，搅拌均匀，出料，在100℃下恒温干燥20小时，再在550℃下焙烧4小时，得介孔材料；
（3）将上述乙酸锌、均苯四酸二酐混合，加入到混合料重量17倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述介孔材料，得酸酐溶液；
（4）将上述烷基酚聚氧乙烯醚加入到其重量90倍的去离子水中，加入介孔材料、酸酐溶液，超声2分钟，得介孔材料分散液；
（5）将上述二乙醇酰胺加入到四氢糠醇中，升高温度为80℃，加入废旧橡胶粉，保温搅拌10分钟，加入到混合体系重量4倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述钛酸酯偶联剂kt105，600转/分搅拌8分钟，降低温度为60℃，加入上述六钛酸钾晶须、二硫化钼，保温搅拌20小时，得偶联剂醇液；
（6）将上述三聚氰胺、37%的甲醛水溶液、三乙醇胺混合，在65℃下保温搅拌70分钟，加入上述介孔材料分散液、二烃基五硫化物RC2540，在上述温度下，1500转/分搅拌17分钟，滴加0.1g/ml的氯化铵溶液，调节pH为4，升高温度为80℃，保温搅拌90分钟，降低温度为47℃，加入上述偶联剂醇液，保温搅拌17分钟，抽滤，将得到的沉淀用丙酮、去离子水交替洗涤2次，常温干燥，得树脂改性介孔材料；
（7）将上述树脂改性介孔材料与剩余各原料混合，送入挤出机中，熔融挤出，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，即得。
性能测试：
拉伸强度：23.7MPa；
低温脆化冲击温度（℃）：-30℃通过；
阻燃级别：V-0；
100℃×240h热空气老化后：拉伸强度变化率（%）-8.9；
断裂伸长变化率（%）-7.7。

Claims (2)

1.一种绝缘聚氯乙烯摩擦材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
硅藻土6-8、二硫化钼1-2、聚氯乙烯140-170、正硅酸乙酯6-8、1，3，5-三甲基苯0.01-0.02、三聚氰胺37-40、37-40%的甲醛水溶液50-60、三乙醇胺0.2-0.3、烷基酚聚氧乙烯醚0.3-0.5、二烃基五硫化物RC25402-3、六钛酸钾晶须1-2、钛酸酯偶联剂kt1050.3-1、废旧橡胶粉2-3、乙酸锌1-1.6、四氢糠醇2-3、二乙醇酰胺0.5-1、均苯四酸二酐0.3-1、聚丙烯酸丁酯2-4、羟基乙酸纤维素1-2。
2.一种如权利要求1所述的绝缘聚氯乙烯摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将上述硅藻土送入10-13mol/l的氢氧化钠中，浸泡1-2小时，过滤，将沉淀水洗2-3次，与羟基乙酸纤维素混合，加入到混合料重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，得纤维分散液；
（2）将上述聚氯乙烯重量的10-12%，与1，3，5-三甲基苯混合，加入到混合料重量70-80倍的、27-30%的盐酸溶液中，送入到36-40℃的恒温水浴中，200-300转/分搅拌4-5小时，滴加上述正硅酸乙酯，搅拌反应24-26小时，加入上述纤维分散液，搅拌均匀，出料，在100-110℃下恒温干燥20-22小时，再在550-580℃下焙烧4-5小时，得介孔材料；
（3）将上述乙酸锌、均苯四酸二酐混合，加入到混合料重量17-19倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述介孔材料，得酸酐溶液；
（4）将上述烷基酚聚氧乙烯醚加入到其重量90-100倍的去离子水中，加入介孔材料、酸酐溶液，超声2-3分钟，得介孔材料分散液；
（5）将上述二乙醇酰胺加入到四氢糠醇中，升高温度为80-87℃，加入废旧橡胶粉，保温搅拌10-17分钟，加入到混合体系重量4-6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述钛酸酯偶联剂kt105，600-700转/分搅拌8-10分钟，降低温度为60-65℃，加入上述六钛酸钾晶须、二硫化钼，保温搅拌20-25小时，得偶联剂醇液；
（6）将上述三聚氰胺、37-40%的甲醛水溶液、三乙醇胺混合，在65-70℃下保温搅拌70-78分钟，加入上述介孔材料分散液、二烃基五硫化物RC2540，在上述温度下，1500-1600转/分搅拌17-20分钟，滴加0.1-0.2g/ml的氯化铵溶液，调节pH为4-5，升高温度为80-83℃，保温搅拌90-100分钟，降低温度为47-50℃，加入上述偶联剂醇液，保温搅拌17-20分钟，抽滤，将得到的沉淀用丙酮、去离子水交替洗涤2-3次，常温干燥，得树脂改性介孔材料；
（7）将上述树脂改性介孔材料与剩余各原料混合，送入挤出机中，熔融挤出，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，即得。
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