CN109108291B - 一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺 - Google Patents

一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺，其采用石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；通过热压成型制备。本发明实施起来较为简单，且成本偏低，成品具有较好的导电性能和耐磨性、自润滑性。

Description

一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种受电弓滑板，特别是涉及一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺。
背景技术
电力机车的动力连接器就是受电弓碳滑板，而碳滑板的重要材料即碳滑条。其工作原理就是碳滑条与接触电网摩擦接触取电，传送给电力机车，从而来维持其正常运行。由于工作环境是在自然环境中进行，有时会暴露冻雨、冰雪在恶劣的天气中，且还在高速运行，与接触电网不断产生摩擦，在摩擦的过程会有电弧、冲击等现象的发生，因而也成为频繁更换的部件。
由此可见碳滑条材料综合性能是其必备条件，其中高强度、高韧性、低电阻、耐磨以及自润滑特性的滑动电接触材料是最佳选择。
现如今电力机车受电弓碳滑板分为三种：粉末冶金滑板、纯碳滑板、碳基复合材料滑板。而且要保证碳滑板的导电性和自润性一般都会采取浸金属工艺，但是目前的碳滑板浸金属工艺较为复杂，而且效率偏低。
因此，申请人提出一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺，其制备的碳滑板各项性能指标满足国标要求，且工艺简单、效率高。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目；
S2、将以下组分按照重量份数比取出：石墨粉20-30、碳纳米管2-3、二硫化钼1-2、改性酚醛树脂2-3、丁腈橡胶5-6、电解铜粉70-80、导电环氧树脂4-5，然后投入搅拌机中搅拌均匀，再投入球磨机中，球磨1-2小时，使其进一步混合均匀，获得细粉；
S3、将细粉放入模具中，加热至60-70℃，通过15-20MPa的压力模压成型，获得预压板；
S4、将预压板粉碎至粒径不大于0.2㎜的颗粒，然后在石墨模具中铺设一层碳纤维网，再在碳纤维网上铺设一层厚度不超过2毫米的颗粒，如此往复，直到碳纤维网至少铺设10层为止；
S5、将石墨模具加热至100-120℃，保持1.5-2小时，使得其内部的颗粒、碳纤维均达到100-120℃，然后放入模压机中，通过60-80MPa的压力，预压成型，获得预压件，然后冷却至室温；
S6、将预压件再次放入模具中，加热至160-180℃，保持2-2.5小时，使得预压件整体达到160-180℃，然后放入模压机中，通过150-200MPa的压力再次压制，获得压制件；
S7、将压制件取出，修整边缘，然后放入加热炉中加热至100-120℃，保持1-1.5小时；然后加热至150-160℃，保持2-2.5小时；最后加热至200-210℃，保持8-10小时，再随炉冷却至室温；
S8、将S7处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
本发明的有益效果是：本发明实施起来较为简单，且成本偏低，成品具有较好的导电性能和耐磨性、自润滑性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目；
S2、将以下组分按照重量份数比取出：石墨粉25、碳纳米管2.2、二硫化钼1.5、改性酚醛树脂2.3、丁腈橡胶5.4、电解铜粉75、导电环氧树脂4.2，然后投入搅拌机中搅拌均匀，再投入球磨机中，球磨1.5小时，获得细粉；
S3、将细粉放入模具中，加热至65℃，通过18MPa的压力模压成型，获得预压板；
S4、将预压板粉碎至粒径不大于0.2㎜的颗粒，然后在石墨模具中铺设一层碳纤维网，再在碳纤维网上铺设一层厚度不超过2毫米的颗粒，如此往复，直到碳纤维网至少铺设15层为止；
S5、将石墨模具加热至110℃，保持1.5小时，然后放入模压机中，通过70MPa的压力，预压成型，获得预压件，然后冷却至室温；
S6、将预压件再次放入模具中，加热至170℃，保持2小时，然后放入模压机中，通过180MPa的压力再次压制，获得压制件；
S7、将压制件取出，修整边缘，然后放入加热炉中加热至110℃，保持1.2小时；然后加热至160℃，保持2小时；最后加热至210℃，保持8小时，再随炉冷却至室温；
S8、将S7处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
实施例二
一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目；
S2、将以下组分按照重量份数比取出：石墨粉30、碳纳米管2.5、二硫化钼2、改性酚醛树脂2.4、丁腈橡胶5.8、电解铜粉75、导电环氧树脂4，然后投入搅拌机中搅拌均匀，再投入球磨机中，球磨2小时，使其进一步混合均匀，获得细粉；
S3、将细粉放入模具中，加热至70℃，通过20MPa的压力模压成型，获得预压板；
S4、将预压板粉碎至粒径不大于0.2㎜的颗粒，然后在石墨模具中铺设一层碳纤维网，再在碳纤维网上铺设一层厚度不超过2毫米的颗粒，如此往复，直到碳纤维网至少铺设10层为止；
S5、将石墨模具加热至100℃，保持1.8小时，然后放入模压机中，通过75MPa的压力，预压成型，获得预压件，然后冷却至室温；
S6、将预压件再次放入模具中，加热至180℃，保持2小时，然后放入模压机中，通过160MPa的压力再次压制，获得压制件；
S7、将压制件取出，修整边缘，然后放入加热炉中加热至120℃，保持1.5小时；然后加热至150℃，保持2小时；最后加热至200℃，保持10小时，再随炉冷却至室温；
S8、将S7处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
实施例三
一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目；
S2、将以下组分按照重量份数比取出：石墨粉22、碳纳米管3、二硫化钼2、改性酚醛树脂2.1、丁腈橡胶5、电解铜粉80、导电环氧树脂5，然后投入搅拌机中搅拌均匀，再投入球磨机中，球磨2小时，使其进一步混合均匀，获得细粉；
S3、将细粉放入模具中，加热至60℃，通过15-20MPa的压力模压成型，获得预压板；
S4、将预压板粉碎至粒径不大于0.2㎜的颗粒，然后在石墨模具中铺设一层碳纤维网，再在碳纤维网上铺设一层厚度不超过2毫米的颗粒，如此往复，直到碳纤维网至少铺设10层为止；
S5、将石墨模具加热至110℃，保持2小时，然后放入模压机中，通过80MPa的压力，预压成型，获得预压件，然后冷却至室温；
S6、将预压件再次放入模具中，加热至160℃，保持2.5小时，然后放入模压机中，通过200MPa的压力再次压制，获得压制件；
S7、将压制件取出，修整边缘，然后放入加热炉中加热至120℃，保持1小时；然后加热至160℃，保持2小时；最后加热至200℃，保持9小时，再随炉冷却至室温；
S8、将S7处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种碳纤维增强受电弓滑板的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
S2、将以下组分按照重量份数比取出：石墨粉20-30、碳纳米管2-3、二硫化钼1-2、改性酚醛树脂2-3、丁腈橡胶5-6、电解铜粉70-80、导电环氧树脂4-5，然后投入搅拌机中搅拌均匀，获得细粉；
S3、将细粉放入模具中，加热至60-70℃，通过15-20MPa的压力模压成型，获得预压板；
S4、将预压板粉碎至粒径不大于0.2㎜的颗粒，然后在石墨模具中铺设一层碳纤维网，再在碳纤维网上铺设一层厚度不超过2毫米的颗粒，如此往复，直到碳纤维网至少铺设10层为止；
S5、将石墨模具加热至100-120℃，保持1.5-2小时，使得其内部的颗粒、碳纤维均达到100-120℃，然后放入模压机中，通过60-80MPa的压力，预压成型，获得预压件，然后冷却至室温；
S6、将预压件再次放入模具中，加热至160-180℃，保持2-2.5小时，使得预压件整体达到160-180℃，然后放入模压机中，通过150-200MPa的压力再次压制，获得压制件；
S7、将压制件取出，修整边缘，然后放入加热炉中加热至100-120℃，保持1-1.5小时；然后加热至150-160℃，保持2-2.5小时；最后加热至200-210℃，保持8-10小时，再随炉冷却至室温；
S8、将S7处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，S1中，所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目。
3.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，S2中，搅拌均匀后，再投入球磨机中，球磨1-2小时，使其进一步混合均匀。
4.如权利要求1-3任一所述的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目；
S2、将以下组分按照重量份数比取出：石墨粉25、碳纳米管2.2、二硫化钼1.5、改性酚醛树脂2.3、丁腈橡胶5.4、电解铜粉75、导电环氧树脂4.2，然后投入搅拌机中搅拌均匀，再投入球磨机中，球磨1.5小时，获得细粉；
S3、将细粉放入模具中，加热至65℃，通过18MPa的压力模压成型，获得预压板；
S4、将预压板粉碎至粒径不大于0.2㎜的颗粒，然后在石墨模具中铺设一层碳纤维网，再在碳纤维网上铺设一层厚度不超过2毫米的颗粒，如此往复，直到碳纤维网至少铺设15层为止；
S5、将石墨模具加热至110℃，保持1.5小时，然后放入模压机中，通过70MPa的压力，预压成型，获得预压件，然后冷却至室温；
S6、将预压件再次放入模具中，加热至170℃，保持2小时，然后放入模压机中，通过180MPa的压力再次压制，获得压制件；
S7、将压制件取出，修整边缘，然后放入加热炉中加热至110℃，保持1.2小时；然后加热至160℃，保持2小时；最后加热至210℃，保持8小时，再随炉冷却至室温；
S8、将S7处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
5.如权利要求1-3任一所述的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目；
S2、将以下组分按照重量份数比取出：石墨粉30、碳纳米管2.5、二硫化钼2、改性酚醛树脂2.4、丁腈橡胶5.8、电解铜粉75、导电环氧树脂4，然后投入搅拌机中搅拌均匀，再投入球磨机中，球磨2小时，使其进一步混合均匀，获得细粉；
S3、将细粉放入模具中，加热至70℃，通过20MPa的压力模压成型，获得预压板；
S4、将预压板粉碎至粒径不大于0.2㎜的颗粒，然后在石墨模具中铺设一层碳纤维网，再在碳纤维网上铺设一层厚度不超过2毫米的颗粒，如此往复，直到碳纤维网至少铺设10层为止；
S5、将石墨模具加热至100℃，保持1.8小时，然后放入模压机中，通过75MPa的压力，预压成型，获得预压件，然后冷却至室温；
S6、将预压件再次放入模具中，加热至180℃，保持2小时，然后放入模压机中，通过160MPa的压力再次压制，获得压制件；
S7、将压制件取出，修整边缘，然后放入加热炉中加热至120℃，保持1.5小时；然后加热至150℃，保持2小时；最后加热至200℃，保持10小时，再随炉冷却至室温；
S8、将S7处理后的压制板按照设计尺寸加工成受电弓滑板即可。
6.如权利要求1-3任一所述的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料：石墨粉、碳纳米管、碳纤维网、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂；
所述的石墨粉、碳纳米管、二硫化钼、改性酚醛树脂、丁腈橡胶、电解铜粉、导电环氧树脂细度不小于90目；
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