CN114412945A - 一种采油设备用刹车零件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种采油设备用刹车零件，零件主体的组分包括铜、铁、锡、铅、石墨、二氧化硅、酚醛树脂、对氟苯戊烯酸、硼酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、木质素和聚乙二醇。一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括零件主体原料混合和刹车零件成型。本申请中，添加金属组分使铜合金化，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维材料具有性能好且具有刚性分子链，在硼酸催化下，对氟苯戊烯酸与酚醛树脂反应得到的含氟树脂改性产物进一步与聚对苯二甲酰对苯二胺混合，纤维表面与各组分间相互接触时易产生滑动抵抗，提高摩擦阻力，木质素含众多活性基团且对金属具有一定的吸附力，在木质素和聚乙二醇的协同作用下，铜合金组分和非金属组分紧密结合，有效提高摩擦系数。

Description

一种采油设备用刹车零件及其制备方法
技术领域
本申请涉及刹车零件的技术领域，尤其是涉及一种采油设备用刹车零件及其制备方法。
背景技术
在机床、电磁离合器和制动器等刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用；目前在采油行业中，采油艇中也运用到刹车系统。
但是目前应用的采油艇的刹车系统中，刹车零件的摩擦系数不高，制动效果不佳，因此仍有待改进。
发明内容
为了提高刹车零件的制动效果，本申请提供一种采油设备用刹车零件。
第一方面，本申请提供的一种采油设备用刹车零件采用如下的技术方案：
一种采油设备用刹车零件，包括零件主体，按重量份数计，所述零件主体包括如下组分：
65-76份铜；
3-5份铁；
8-10份锡；
2-3份铅；
1-2份石墨；
5-8份二氧化硅；
12-15份酚醛树脂；
8-10份对氟苯戊烯酸；
1-3份硼酸；
3-6份聚对苯二甲酰对苯二胺；
1-2份木质素；
1-2份聚乙二醇。
通过采用上述技术方案，添加金属组分使铜合金化，达到强化铜材料的目的，可增加弹性能，阻碍位错运动，再进一步通过非金属辅助组分的添加，改善刹车零件的强度和硬度等机械性能并改善摩擦性能；聚对苯二甲酰对苯二胺纤维材料具有高强度、高模量、耐高温等性能，且具有刚性的分子链，在溶液中在剪切力作用下极易形成各向异性态结构，在硼酸催化下，对氟苯戊烯酸与酚醛树脂反应得到的含氟树脂改性产物进一步与聚对苯二甲酰对苯二胺纤维材料混合，在高温作用下，纤维材料分散于致密的树脂改性产物之间，增大摩擦系数，且凹凸不平的纤维表面与各组分间相互接触时易产生滑动抵抗，从而提高摩擦阻力，增大摩擦；木质素分子结构单元中存在醇羟基、甲氧基、羧基等众多活性基团，且对金属具有一定的吸附力，在木质素和具有粘结性能的聚乙二醇的协同作用下，促使铜合金组分和非金属组分紧密结合，形成多相的复杂结构，有利于组分间的嵌合，并伴随重复的变形和分合，形成在工作过程中可不断再生的摩擦层，有效提高摩擦系数，提高制动效果。
优选的，按重量份数计，所述零件主体还包括3-4份4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮。
通过采用上述技术方案，4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮可与硼酸混合，有助于提升耐热性能，从而在摩擦过程中压力和温度的作用下不易软化变形，在接触时能够提供较大的摩擦力矩，具有高且稳定的摩擦系数。
优选的，按重量份数计，所述零件主体还包括1-3份水杨醇。
通过采用上述技术方案，4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮、水杨醇和硼酸三者之间可产生协同作用，硼酸进入分子链中，形成含硼的杂链结构并得到缩聚产物，从而有效提高摩擦性能，并较好地提升耐热性能，保持摩擦系数的稳定性。
优选的，按重量份数比计，所述硼酸：4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮：水杨醇=3:10:6。
优选的，按重量份数计，所述零件主体还包括1-2份间苯二异氰酸酯。
通过采用上述技术方案，在组分中含有刚性较大的苯环链的基础上，进一步添加间苯二异氰酸酯，当硬段达到一定含量，随硬段含量的增加，高分子链增加，极性基团增加，结晶性增强，从而可使摩擦系数得到提高。
优选的，按重量份数比计，所述酚醛树脂：聚对苯二甲酰对苯二胺=7：2。
第二方面，本申请提供一种采油设备用刹车零件的制备方法，采用如下的技术方案：
一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括如下步骤：
S1.零件主体原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至80-90℃，搅拌反应1.5-2h；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌50-60min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混30-40min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体的原料倒入模具中，加压10-18MPa，加温120-180℃，维持10-30min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体。
优选的，所述S1还包括如下步骤：加入聚对苯二甲酰对苯二胺前，先加入3-4份4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮和1-3份水杨醇，搅拌40-50min；接着加入1-2份间苯二异氰酸酯，继续搅拌30-35min；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌50-60min。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
1.添加金属组分使铜合金化，达到强化铜材料的目的，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维材料具有高强度、高模量、耐高温等性能，且具有刚性的分子链，在溶液中在剪切力作用下极易形成各向异性态结构，在硼酸催化下，对氟苯戊烯酸与酚醛树脂反应得到的含氟树脂改性产物进一步与聚对苯二甲酰对苯二胺纤维材料混合，在高温作用下，纤维材料分散于致密的树脂改性产物之间，增大摩擦系数，且凹凸不平的纤维表面与各组分间相互接触时易产生滑动抵抗，从而提高摩擦阻力，增大摩擦；木质素分子结构单元中存在醇羟基、甲氧基、羧基等众多活性基团，且对金属具有一定的吸附力，在木质素和具有粘结性能的聚乙二醇的协同作用下，促使铜合金组分和非金属组分紧密结合，形成多相的复杂结构，有利于组分间的嵌合，并伴随重复的变形和分合，形成在工作过程中可不断再生的摩擦层，有效提高摩擦系数和制动效果；
2.4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮、水杨醇和硼酸三者之间可产生协同作用，硼酸进入分子链中，形成含硼的杂链结构并得到缩聚产物，从而较好地提升耐热性能，有效保持摩擦系数的稳定性；
3.在组分中含有刚性较大的苯环链的基础上，进一步添加间苯二异氰酸酯，当硬段达到一定含量，随硬段含量的增加，高分子链增加，极性基团增加，结晶性增强，从而可使摩擦系数得到提高。
附图说明
图1是本申请实施例的零件主体的正视图；
图2是本申请实施例的零件主体的俯视图；
附图标记说明：1、零件主体。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
本申请中，酚醛树脂为山东圣泉化工股份有限公司生产的热塑性酚醛树脂，牌号6818；聚对苯二甲酰对苯二胺由东莞市凯茜利塑胶原料有限公司提供，品牌：美国杜邦；木质素由巩义市孝义红卫粘合剂厂生产，货号20199241602。
以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
本实施例公开了一种采油设备用刹车零件及其制备方法；一种采油设备用刹车零件，如图1、2所示，包括零件主体1，按重量份数计，零件主体1包括如下组分：铜、铁、锡、铅、石墨、二氧化硅、酚醛树脂、对氟苯戊烯酸、硼酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、木质素和聚乙二醇。
一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括如下步骤：
S1.零件主体1原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至80℃，搅拌反应1.5h；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌50min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混30min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体1的原料倒入模具中，加压10MPa，加温120℃，维持10min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体1。
各组分含量如下表1所示。
实施例2
本实施例公开了一种采油设备用刹车零件及其制备方法；一种采油设备用刹车零件，如图1、2所示，包括零件主体1，按重量份数计，零件主体1包括如下组分：铜、铁、锡、铅、石墨、二氧化硅、酚醛树脂、对氟苯戊烯酸、硼酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、木质素和聚乙二醇。
一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括如下步骤：
S1.零件主体1原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至90℃，搅拌反应2h；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌60min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混40min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体1的原料倒入模具中，加压18MPa，加温180℃，维持30min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体1。
各组分含量如下表1所示。
实施例3
本实施例公开了一种采油设备用刹车零件及其制备方法；一种采油设备用刹车零件，如图1、2所示，包括零件主体1，按重量份数计，零件主体1包括如下组分：铜、铁、锡、铅、石墨、二氧化硅、酚醛树脂、对氟苯戊烯酸、硼酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、木质素和聚乙二醇。
一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括如下步骤：
S1.零件主体1原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至85℃，搅拌反应1.8h；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌55min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混35min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体1的原料倒入模具中，加压15MPa，加温160℃，维持20min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体1。
各组分含量如下表1所示。
实施例4
本实施例公开了一种采油设备用刹车零件及其制备方法；一种采油设备用刹车零件，如图1、2所示，包括零件主体1，按重量份数计，零件主体1包括如下组分：铜、铁、锡、铅、石墨、二氧化硅、酚醛树脂、对氟苯戊烯酸、硼酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、木质素、聚乙二醇、4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮、水杨醇和间苯二异氰酸酯。
一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括如下步骤：
S1.零件主体1原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至80℃，搅拌反应1.5h；继续加入4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮和水杨醇，搅拌40min；接着加入间苯二异氰酸酯，继续搅拌30min；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌50min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混30min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体1的原料倒入模具中，加压10MPa，加温120℃，维持10min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体1。
各组分含量如下表1所示。
实施例5
本实施例公开了一种采油设备用刹车零件及其制备方法；一种采油设备用刹车零件，如图1、2所示，包括零件主体1，按重量份数计，零件主体1包括如下组分：铜、铁、锡、铅、石墨、二氧化硅、酚醛树脂、对氟苯戊烯酸、硼酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、木质素、聚乙二醇、4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮、水杨醇和间苯二异氰酸酯。
一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括如下步骤：
S1.零件主体1原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至90℃，搅拌反应2h；继续加入4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮和水杨醇，搅拌50min；接着加入间苯二异氰酸酯，继续搅拌35min；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌60min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混40min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体1的原料倒入模具中，加压18MPa，加温180℃，维持30min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体1。
各组分含量如下表1所示。
实施例6
本实施例公开了一种采油设备用刹车零件及其制备方法；一种采油设备用刹车零件，如图1、2所示，包括零件主体1，按重量份数计，零件主体1包括如下组分：铜、铁、锡、铅、石墨、二氧化硅、酚醛树脂、对氟苯戊烯酸、硼酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、木质素、聚乙二醇、4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮、水杨醇和间苯二异氰酸酯。
一种采油设备用刹车零件的制备方法，包括如下步骤：
S1.零件主体1原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至85℃，搅拌反应1.8h；继续加入4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮和水杨醇，搅拌45min；接着加入间苯二异氰酸酯，继续搅拌33min；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌55min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混35min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体1的原料倒入模具中，加压15MPa，加温160℃，维持20min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体1。
各组分含量如下表1所示。
实施例7
与实施例1的区别在于，零件主体1的组分还包括4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮，各组分含量如下表2所示。
实施例8
与实施例7的区别在于，将4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮替换为丙酮，各组分含量如下表2所示。
实施例9
与实施例7的区别在于，零件主体1的组分还包括水杨醇，各组分含量如下表2所示。
实施例10
与实施例9的区别在于，将4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮替换为丙酮，各组分含量如下表2所示。
实施例11
与实施例9的区别在于，将水杨醇替换为乙醇，各组分含量如下表2所示。
实施例12
与实施例9的区别在于，将硼酸替换为乙酸，各组分含量如下表2所示。
实施例13
与实施例1的区别在于，零件主体1的组分还包括间苯二异氰酸酯，各组分含量如下表2所示。
实施例14
与实施例13的区别在于，将间苯二异氰酸酯替换为异氰酸酯，各组分含量如下表2所示。
实施例15
与实施例1的区别在于，按重量份数比计，硼酸：4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮：水杨醇=3:4:2，各组分含量如下表2所示。
实施例16
与实施例1的区别在于，按重量份数比计，酚醛树脂：聚对苯二甲酰对苯二胺=7：2，各组分含量如下表2所示。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于，零件主体1的原料为铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅，各组分含量如下表3所示。
对比例2
与实施例1的区别在于，将对氟苯戊烯酸替换为乙酸，各组分含量如下表3所示。
对比例3
与实施例1的区别在于，将聚对苯二甲酰对苯二胺替换为聚丙烯纤维，各组分含量如下表3所示。
对比例4
与实施例1的区别在于，将木质素替换为炭黑，各组分含量如下表3所示。
对比例5
与对比例4的区别在于，将聚乙二醇替换为明胶，各组分含量如下表3所示。
表1 实施例1-6的组分含量表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
铜 65 76 70 65 76 70
铁 3 5 4 3 5 4
锡 8 10 9 8 10 9
铅 2 3 3 2 3 3
石墨 1 2 1 1 2 1
二氧化硅 5 8 7 5 8 7
酚醛树脂 12 15 13 12 15 13
对氟苯戊烯酸 8 10 9 8 10 9
硼酸 1 3 2 1 3 2
聚对苯二甲酰对苯二胺 3 6 5 3 6 5
木质素 1 2 2 1 2 2
聚乙二醇 1 2 1 1 2 1
4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮 / / / 3 4 4
水杨醇 / / / 1 3 2
间苯二异氰酸酯 / / / 1 2 2
表2 实施例7-16的组分含量表
实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16
铜 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65
铁 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
锡 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
铅 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
石墨 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
二氧化硅 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
酚醛树脂 12 12 12 12 12 12 12 12 12 14
对氟苯戊烯酸 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
硼酸/乙酸 1 1 1 1 1 1 1 1 2.4 1
聚对苯二甲酰对苯二胺 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4
木质素 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
聚乙二醇 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮/丙酮 3 3 3 3 3 3 / / 3.2 3
水杨醇/乙醇 / / 1 1 1 1 / / 1.6 1
间苯二异氰酸酯/异氰酸酯 / / / / / / 1 1 1 1
表3 对比例1-5的组分含量表
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
铜 65 65 65 65 65
铁 3 3 3 3 3
锡 8 8 8 8 8
铅 2 2 2 2 2
石墨 1 1 1 1 1
二氧化硅 5 5 5 5 5
酚醛树脂 / 12 12 12 12
对氟苯戊烯酸/乙酸 / 8 8 8 8
硼酸 / 1 1 1 1
聚对苯二甲酰对苯二胺/聚丙烯纤维 / 3 3 3 3
木质素/炭黑 / 1 1 1 1
聚乙二醇/明胶 / 1 1 1 1
性能检测试验
测试方法：采用MM-1000型摩擦试验机，摩擦试验条件为：滑摩功300J/cm2，比压1.30MPa，转速5200r/min，转动惯量3.0kg·cm·s2，得到各实施例和对比例的摩擦系数，摩擦系数越大，则制动效果越好；测试结果如下表4所示。
表4 各实施例和对比例的测试结果表
摩擦系数
实施例1 0.38
实施例2 0.44
实施例3 0.41
实施例4 0.45
实施例5 0.50
实施例6 0.48
实施例7 0.41
实施例8 0.38
实施例9 0.43
实施例10 0.40
实施例11 0.40
实施例12 0.41
实施例13 0.40
实施例14 0.38
实施例15 0.41
实施例16 0.41
对比例1 0.27
对比例2 0.36
对比例3 0.35
对比例4 0.37
对比例5 0.35
综上所述，可以得出以下结论：
1.根据实施例1、实施例7-12并结合表3可知，本申请中4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮、水杨醇和硼酸具有协同作用，有助于提升刹车零件的摩擦系数。
2.根据实施例1、实施例13-14并结合表3可知，间苯二异氰酸酯的添加对提升刹车零件的摩擦系数具有辅助效果。
3.根据实施例1、实施例15-16并结合表3可知，硼酸、4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮、水杨醇的重量份数比为3:4:2，以及酚醛树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺的重量份数比为7：2时，可较好地提升刹车零件的摩擦系数。
4.根据实施例1和对比例1并结合表3可知，采用本申请的技术方案制得的刹车零件具有更高的摩擦系数，从而具有更优异的制动效果。
5.根据实施例1和对比例2-3并结合表3可知，对氟苯戊烯酸、聚对苯二甲酰对苯二胺等组分的添加均有助于提升刹车零件的摩擦系数，改善制动性能。
6.根据实施例1和对比例4-5并结合表3可知，木质素和聚乙二醇对提升刹车零件的摩擦系数具有协同作用，其原因可能是促进金属组分和非金属组分间的稳定结合。
本具体实施方式仅仅是对本申请的解释，并非依此限制本申请的保护范围，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种采油设备用刹车零件，其特征在于：包括零件主体(1)，按重量份数计，所述零件主体(1)包括如下组分：
65-76份铜；
3-5份铁；
8-10份锡；
2-3份铅；
1-2份石墨；
5-8份二氧化硅；
12-15份酚醛树脂；
8-10份对氟苯戊烯酸；
1-3份硼酸；
4-6份聚对苯二甲酰对苯二胺；
1-2份木质素；
1-2份聚乙二醇。
2.按重量份数计，所述零件主体(1)还包括3-4份4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮。
3.根据权利要求2所述的一种采油设备用刹车零件，其特征在于：按重量份数计，所述零件主体(1)还包括1-3份水杨醇。
4.根据权利要求3所述的一种采油设备用刹车零件，其特征在于：按重量份数比计，所述硼酸：4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮：水杨醇=3:10:6。
5.根据权利要求1所述的一种采油设备用刹车零件，其特征在于：按重量份数计，所述零件主体(1)还包括1-2份间苯二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种采油设备用刹车零件，其特征在于：按重量份数比计，所述酚醛树脂：聚对苯二甲酰对苯二胺=5：2。
7.权利要求1所述的一种采油设备用刹车零件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.零件主体(1)原料混合；将酚醛树脂、对氟苯戊烯酸和硼酸共混，升温至80-90℃，搅拌反应1.5-2h；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌50-60min；再将铜、铁、锡、铅、石墨和二氧化硅加入，共混30-40min；
S2.刹车零件成型；将混合好的零件主体(1)的原料倒入模具中，加压10-18MPa，加温120-180℃，维持10-30min，卸压停温，取出成型刹车零件后磨光，得到成品零件主体(1)。
8.根据权利要求7所述的一种采油设备用刹车零件的制备方法，其特征在于：所述S1还包括如下步骤：加入聚对苯二甲酰对苯二胺前，先加入3-4份4-丙烯氧基-2-羟基二苯甲酮和1-3份水杨醇，搅拌40-50min；接着加入1-2份间苯二异氰酸酯，继续搅拌30-35min；再加入聚对苯二甲酰对苯二胺，继续搅拌50-60min。
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