CN113320239A - 一种玄武岩纤维增强耐磨复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于摩擦材料技术领域，主要提供了一种具有良好摩擦性能、低成本的耐磨复合材料，其组分包括玄武岩纤维、热固性树脂、固化剂，且表面具有0.05‑0.3mm碳化层。本发明还提供一种玄武岩纤维增强耐磨复合材料的制备方法，采用绝缘的玄武岩纤维作为增强体，避免耐磨材料与金属基体产生电化学腐蚀，延长了同步器齿环的使用寿命；低成本的玄武岩纤维替代碳纤维，使耐磨复合材料的成本降低了50％；采用表面碳化技术对耐磨复合材料的摩擦面进行碳化处理，进一步提高了摩擦系数稳定性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于摩擦材料技术领域，特别涉及一种玄武岩纤维增强耐磨复合材料及其制备方法。
背景技术
传统的汽车同步器齿环采用铜合金材料精锻成型，铜合金齿环同步容量小、可靠性差、使用中容易发生断裂，不能满足大吨位、大扭矩等使用要求。为了提高同步环强度，采用合金钢材料替代铜合金，但合金钢材料自身的摩擦系数很小，需对摩擦锥面进行喷钼处理。喷钼处理后摩擦系数提高，同步效果好，但喷钼工艺存在很多缺点，如摩擦系数不稳定、硬度过大、对摩擦副磨损严重等问题。
针对以上问题，现有技术是在金属同步器齿环内锥面粘贴一层碳纤维复合材料耐磨层，使得同步器齿环具有稳定的摩擦系数和较好的耐磨性。但是这种材料仍存在以下缺点：(1)碳纤维耐磨层和金属齿环基体间存在电化学腐蚀，长期使用后容易脱粘；(2)碳纤维耐磨材料价格非常昂贵，难以广泛使用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种具有良好摩擦性能、低成本的耐磨复合材料。
具体的技术方案如下：
一种玄武岩纤维增强耐磨复合材料：其组分包括玄武岩纤维、热固性树脂、固化剂，且表面具有0.05-0.3mm碳化层。
所述各组分的质量份数为：玄武岩纤维50～80份，热固性树脂15～30份，固化剂5～10份；
所述的玄武岩纤维为平纹织物或斜纹织物中的一种；
所述的热固性树脂为改性的环氧树脂或改性的酚醛树脂，或二者的混合物；
所述的固化剂为胺类固化剂。
本发明还提供一种玄武岩纤维增强耐磨复合材料的制备方法：
(1)将热固性树脂、固化剂按比例混合，均匀地涂敷在玄武岩纤维上，制备成预浸料；
(2)将上述预浸料进行裁剪和铺层，预浸料的层数根据产品的厚度要求来选取。采用模压工艺进行预固化，并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化；
(3)采用表面碳化处理技术对所制得的复合材料表面进行碳化处理，使表面形成一层均匀碳化物，得到耐磨复合材料成品。在使用时，碳化处理的一面为摩擦面，另一面为粘接面。
优选的，所述热固性树脂与固化剂的比例为100:20～100:30；
优选的，预固化温度为120～160℃，时间为15～30min；
优选的，后固化温度为160～180℃，时间为2～4h；
优选的，表面碳化处理的温度为700-800℃，时间为5-15s。
本发明的有益效果在于：
(1)采用绝缘的玄武岩纤维作为增强体，避免耐磨材料与金属基体产生电化学腐蚀，延长了同步器齿环的使用寿命；
(2)采用低成本的玄武岩纤维替代碳纤维，使耐磨复合材料的成本降低了50％；
(3)采用表面碳化技术对耐磨复合材料的摩擦面进行碳化处理，进一步提高了摩擦系数稳定性和耐磨性。
具体实施方式
实施例1：
(1)将改性环氧树脂、胺类固化剂按100：30的比例混合均匀；将树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维平纹布上制备成预浸料，玄武岩纤维平纹布与树脂的质量比为70：30；
(2)制备0.4mm厚的耐磨复合材料：将上述预浸料进行裁剪成600mm*300mm尺寸，2层铺叠在一起。采用模压工艺进行预固化，预固化温度为150℃，0.5h。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为160℃，4h；
(3)采用表面碳化处理技术对所制得的复合材料表面进行碳化处理，处理温度为800℃，处理时间为10s，使表面形成一层0.1mm厚的均匀碳化物，得到耐磨复合材料成品。
对比实施例1：
(1)将改性环氧树脂、胺类固化剂按100：30的比例混合均匀；将树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维平纹布上制备成预浸料，玄武岩纤维平纹布与树脂的质量比为70：30；
(2)制备0.4mm厚的耐磨复合材料：将上述预浸料进行裁剪成600mm*300mm尺寸，2层铺叠在一起。采用模压工艺进行预固化，预固化温度为150℃，0.5h。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为160℃，4h，得到复合材料样板。
实施例2：
(1)将改性酚醛树脂、胺类固化剂按100：20的比例混合均匀；将树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维斜纹布上制备成预浸料，玄武岩纤维斜纹布与树脂的质量比为65：35；
(2)制备0.6mm厚的耐磨复合材料：将上述预浸料进行裁剪成600mm*300mm尺寸，3层铺叠在一起。采用模压工艺进行预固化，预固化温度为160℃，20min。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为180℃，3h；
(3)采用表面碳化处理技术对所制得的复合材料表面进行碳化处理，处理温度为750℃，处理时间为12s，使表面形成一层0.15mm厚的均匀碳化物，得到耐磨复合材料成品。
对比实施例2：
(1)将改性酚醛树脂、胺类固化剂按100：20的比例混合均匀；将树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维斜纹布上制备成预浸料，玄武岩纤维斜纹布与树脂的质量比为65：35；
(2)制备0.6mm厚的耐磨复合材料：将上述预浸料进行裁剪成600mm*300mm尺寸，3层铺叠在一起。采用模压工艺进行预固化，预固化温度为160℃，20min。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为180℃，3h，得到复合材料样板。
实施例3：
(1)将酚醛树脂和环氧树脂混合物、胺类固化剂按100：25的比例混合均匀；将树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维斜纹布上制备成预浸料，玄武岩纤维斜纹布与树脂的质量比为70：30；
(2)制备0.8mm厚的耐磨复合材料：将上述预浸料进行裁剪成600mm*300mm尺寸，4层铺叠在一起。采用模压工艺进行预固化，预固化温度为150℃，15min。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为160℃，2h；
(3)采用表面碳化处理技术对所制得的复合材料表面进行碳化处理，处理温度为800℃，处理时间为15s，使表面形成一层0.2mm厚的均匀碳化物，得到耐磨复合材料成品。
对比实施例3：
(1)将酚醛树脂和环氧树脂混合物、胺类固化剂按100：25的比例混合均匀；将树脂均匀地涂敷在玄武岩纤维斜纹布上制备成预浸料，玄武岩纤维斜纹布与树脂的质量比为70：30；
(2)制备0.8mm厚的耐磨复合材料：将上述预浸料进行裁剪成600mm*300mm尺寸，4层铺叠在一起。采用模压工艺进行预固化，预固化温度为150℃，15min。并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化，后固化温度为160℃，2h，得到复合材料样板。
下表为实施例与对比实施例在摩擦性能上的比较：
Claims (10)
1.一种玄武岩纤维增强耐磨复合材料，其特征在于：由玄武岩纤维、热固性树脂、固化剂构成，且表面具有0.05-0.3mm碳化层。
2.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强耐磨复合材料，其特征在于：所述组分的质量份数分别为：玄武岩纤维50～80份，热固性树脂15～30份，固化剂5～10份。
3.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强耐磨复合材料，其特征在于：所述的玄武岩纤维为平纹织物或斜纹织物中的一种。
4.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强耐磨复合材料，其特征在于：所述的热固性树脂为改性的环氧树脂或改性的酚醛树脂，或二者的混合物。
5.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强耐磨复合材料，其特征在于：所述的固化剂为胺类固化剂。
6.一种玄武岩纤维增强耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
(1)将热固性树脂、固化剂按比例混合，均匀地涂敷在玄武岩纤维上，制备成预浸料；
(2)将上述预浸料进行裁剪和铺层，采用模压工艺进行预固化，并用烘箱对模压制得的复合材料进行后固化；
(3)采用表面碳化处理技术对所制得的复合材料进行表面碳化处理，使表面形成一层均匀碳化物，得到耐磨复合材料成品。
7.根据权利要求6所述的玄武岩纤维增强耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：所述热固性树脂与固化剂的比例为100:20～100:30。
8.根据权利要求6所述的玄武岩纤维增强耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：预固化温度为120～160℃，时间为15～30min。
9.根据权利要求6所述的玄武岩纤维增强耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：后固化温度为160～180℃，时间为2～4h。
10.根据权利要求6所述的玄武岩纤维增强耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：表面碳化处理的温度为700-800℃，时间为5-15s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 430000 floor 1-6, building A6, Huazhong e-commerce Industrial Park, plot 206M, Wuhan Economic and Technological Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Applicant after: Wuhan Zhongke Advanced Material Technology Co.,Ltd. Address before: 430000 floor 1-6, building A6, Huazhong e-commerce Industrial Park, plot 206M, Wuhan Economic and Technological Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Applicant before: WUHAN ZHONGKE ADVANCED TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210831 |