CN109611481A - 环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
环保型醇盐凝胶M‑O‑R改性无重金属摩擦材料及制备方法，本发明涉及高速动力装备掣控摩擦材料领域，本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：所述环保型M‑O‑R醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料，通过配料、混料、压制、烧结等工艺制备得到。本技术发明方案的有益效果：有效防止氧化，提高了摩擦材料系数的稳定性，保证了基体与材料结构一体化良好结合，提高了摩擦材料使用寿命。提高材料的自润滑性、耐磨性，减少制动盘的磨损，工艺简单，节能环保，环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及高速动力装备掣控摩擦材料领域，具体涉及一种环保型醇盐凝胶M-O-R改性的无重金属摩擦材料的制备方法。
背景技术
制动材料在加工成摩擦制动片后，当车辆刹车时，刹车片和刹车盘接触的位置会由于制动力的摩擦面产生部分含铜、铬、镉、铅、锌等金属粉尘和硫化物，这些重金属物质会通过空气、雨水、悬浮颗粒物等进入自然环境中，从而造成多种环境污染。
现有的摩擦片材料主要由金属片（衬体），以及覆盖在其表面的耐磨材料组成，其中耐磨材料主要是铜、铝基粉末冶金或其他耐磨材料构成的复合耐磨材料。
在现有的摩擦材料中，金属烧结摩擦材料因为其优良的摩擦性能，耐高温性能、高导热性能、高强度和稳定性在各行业里的制动部件系统拥有广泛的用途。金属烧结耐磨材料存在预烧结中粘结相和润滑组的结合强度与工作质量的一致性较差，工艺过程复杂、污染环境、工艺成本和人工成本高等诸多不尽人意的问题，目前使用的汽车、飞机、高铁等动力装备所使用的摩擦材料中大多含有较多的重金属物质，包括铜、铬、镉、铅、金属和硫化物有害气体等。随着全社会对生态环境保护和生命健康安全越来越高的要求，各种动力装备与摩擦制动材料的高质量发展、迭代升级，加快推进成为市场急需。现有金属烧结摩擦材料仍然存在以下问题：1、预烧结很难保证粘结相和润滑组元的结合强度及工作质量的一致性。2、钢芯板和钢背需进行复杂的电解电镀等处理。烧结中添加的化学分解剂进行团聚颗粒的分解中产生化学气体污染环境。
发明内容：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料的制备方法：
1、金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂（化合物）发生化学反应，具有共价化合物的有机溶剂挥发性、溶解性能特征。
2、采用有机金属醇盐M-O-R醇盐凝胶为先驱体在Sic晶须表面上涂覆氧化物层，提高晶须抗氧化进行颗粒增强，发挥协同作用，提高材料的自润滑性、耐磨性、减少制动盘的磨损，提高使用寿命，节能环保。
进入新世纪后，经济发展技术进步，高分子摩擦材料由于具有优异的性能，逐步替代了传统采用金属材料制备的摩擦材料及产品。
发明内容
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：
所述环保型M-O-R醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料，通过配料、混料、压制、烧结等工艺制备得到。
所述醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料的配比组成与重量份计如下：
聚醚醚酮20~30份，芳纶纤维5~15份，改性酚醛树脂10~15份，三氧化钼5~15份，丁苯橡胶10~15份，二硫化钼2~3份，石墨3~5份，重晶石5~8份，钢纤维3~6份，碳化钛2~3份，重质碳酸钙1~5份，微碳铬铁1~5份，润滑微球10~15份，重质氧化镁2~3份，棕刚玉1~3份，黑碳化硅3~5份。
优选的，上述环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料优选的以重量份计，包括如下配比：
聚醚醚酮22~28份，芳纶纤维5~10份，改性酚醛树脂8~13份，三氧化钼5~12份，丁苯橡胶8~12份，二硫化钼2~3份，石墨3~4份，重晶石5~6份，钢纤维3~5份，碳化钛2~3份，重质碳酸钙1~4份，微碳铬铁1~5份，润滑微球10~12份，重质氧化镁2~3份，棕刚玉1~2份，黑碳化硅3~4份。
聚醚醚酮（PEEK）是一种综合性能优良的半结晶热塑性特种工程塑料，具有极高的模量和强度，能够与热固材料相媲美，同时具有良好的韧性、耐冲击、耐疲劳，能够进行二次加工，流动性好，注塑成型效率高，使用寿命长等特性。
所述润滑微球由芯球和包覆层组成，芯球为填充液体石蜡和二硫化钼的多孔微球。多孔微球的粒径为0.3~0.5mm，孔隙率为30%~70%，熔点在400℃以上：包覆层包覆在芯球的表面，材料为聚酰亚胺粉末，粒径为30~40nm。所述多孔微球为碳球。
M-O-R金属醇盐无论是在无机合成，有机合成，定向催化聚合还是在Sol-gel法制备功能材料方面都应用广泛。醇盐凝胶法制备新材料对于合成分子级均匀的复合材料具有独特作用。
上述环保型醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料的制备方法如下：按照组分总质量配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制成型毛坯，然后将压制成型的毛坯加热固化。
将上述环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料，所述压制的压力为10~18Mpa，压制时间为100~150s，所述加热的温度为160~180℃，固化时间为20~30h。
本技术发明方案的有益效果：
1、通过优选组分配比，以醇盐凝胶法较强的活性反应，通过发货各组分之间的协同作用，提高了混合粉末的可压性和致密性。有效防止氧化，提高了摩擦材料系数的稳定性，保证了基体与材料结构一体化良好结合，提高了摩擦材料使用寿命。
2、采用有机金属醇盐为先驱体，在SiC晶须表面上涂覆氧化物层，提高晶须抗氧化性，控制优化材料界面，并使用共沉分工艺保证晶须补强，提高材料的自润滑性、耐磨性，减少制动盘的磨损，工艺简单，节能环保，环境友好。
具体实施方式
一种环保型醇盐凝胶法无重金属摩擦材料的制备方法，具体是按一下步骤完成的：
实施例1
本发明所述的醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料，以重量份计（1重量份为1g），包括原料：聚醚醚酮22份，芳纶纤维10份，改性酚醛树脂13份，三氧化钼5份，丁苯橡胶8份，二硫化钼3份，石墨3份，重晶石5份，钢纤维3份，碳化钛3份，重质碳酸钙1份，微碳铬铁3份，润滑微球10份，重质氧化镁2份，棕刚玉1份，黑碳化硅3份。
按照组分总质量配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制成型制毛坯。然后将压制成型的毛坯加热固化。上述环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料所述压制的压力为18Mpa，压制时间为150s，所述加热的温度为160℃，固化时间为20h。制得环保型刹车材料。
实施例2
本发明所述的醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料，以重量份计（1重量份为1g），包括原料：聚醚醚酮28份，芳纶纤维5份，改性酚醛树脂8份，三氧化钼12份，丁苯橡胶12份，二硫化钼2份，石墨4份，重晶石6份，钢纤维5份，碳化钛2份，重质碳酸钙4份，微碳铬铁1份，润滑微球12份，重质氧化镁3份，棕刚玉2份，黑碳化硅4份。
按照组分总质量配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制成型制毛坯。然后将压制成型的毛坯加热固化。上述环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料所述压制的压力为16Mpa，压制时间为130s，所述加热的温度为180℃，固化时间为30h。制得环保型刹车材料。
实施例3
本发明所述的醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料，以重量份计（1重量份为1g），包括原料：聚醚醚酮25份，芳纶纤维7份，改性酚醛树脂7份，三氧化钼3份，丁苯橡胶9份，二硫化钼3份，石墨3份，重晶石6份，钢纤维5份，碳化钛3份，重质碳酸钙4份，微碳铬铁2份，润滑微球8份，重质氧化镁3份，棕刚玉1份，黑碳化硅3份。
按照组分总质量配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制成型制毛坯。然后将压制成型的毛坯加热固化。上述环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料所述压制的压力为10Mpa，压制时间为100s，所述加热的温度为170℃，固化时间为26h。制得环保型刹车材料。
实施例4
本发明所述的醇盐凝胶法改性无重金属摩擦材料，以重量份计（1重量份为1g），包括原料：聚醚醚酮23份，芳纶纤维8份，改性酚醛树脂10份，三氧化钼7份，丁苯橡胶12份，二硫化钼2份，石墨4份，重晶石5份，钢纤维4份，碳化钛3份，重质碳酸钙1份，微碳铬铁1份，润滑微球9份，重质氧化镁2份，棕刚玉1份，黑碳化硅4份。
按照组分总质量配比将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制成型制毛坯。然后将压制成型的毛坯加热固化。上述环保型醇盐凝胶改性无重金属摩擦材料所述压制的压力为18Mpa，压制时间为150s，所述加热的温度为160℃，固化时间为20h,制得环保型刹车材料。
以上实施例仅限于对本发明的技术方案所能达到的技术效果做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限定，本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著的进步，均属于本发明的保护范畴。
Claims (3)
1.一种环保型醇盐凝胶M-O-R改性无重金属摩擦材料，其特征在于，所述的摩擦材料由如下重量份的物质制备而成：聚醚醚酮20~30份，芳纶纤维5~15份，改性酚醛树脂10~15份，三氧化钼5~15份，丁苯橡胶10~15份，二硫化钼2~3份，石墨3~5份，重晶石5~8份，钢纤维3~6份，碳化钛2~3份，重质碳酸钙1~5份，微碳铬铁1~5份，润滑微球10~15份，重质氧化镁2~3份，棕刚玉1~3份，黑碳化硅3~5份。
2.如权利要求1所述的环保型醇盐凝胶M-O-R改性无重金属摩擦材料，其特征在于，所述的摩擦材料由如下重量份的物质制备而成：聚醚醚酮22~28份，芳纶纤维5~10份，改性酚醛树脂8~13份，三氧化钼5~12份，丁苯橡胶10~12份，二硫化钼2~3份，石墨3~4份，重晶石5~6份，钢纤维3~5份，碳化钛2~3份，重质碳酸钙1~4份，微碳铬铁1~5份，润滑微球10~12份，重质氧化镁2~3份，棕刚玉1~2份，黑碳化硅3~4份。
3.一种环保型醇盐凝胶M-O-R改性无重金属摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：按照权利要求1或2的将各组分均匀混合得到混合料，将混合料置于模具中压制成型毛坯，然后将压制成型的毛坯加热固化；所述压制的压力为10~18Mpa，压制时间为100~150s，所述加热的温度为160~180℃，固化时间为20~30h。
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