一种耐磨型摩擦材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨型摩擦材料的制备方法，属于摩擦材料制备技术领域。首先利用硼酸对酚醛树脂进行改性，从而促使酚醛树脂中碳的损失量降低，提高了摩擦材料的耐热性，再利用碱溶液、马来酸酐和硼砂对剑麻纤维进行表面改性，本发明专利技术由于剑麻纤维的纤维素富含‑OH基团，进行酯化反应，提高了剑麻纤维与基体间的界面粘合性，接着加入硼砂，在硼砂受热分解时，能够吸收大量的热，将蛤蜊壳和二硫化钼混合研磨成混合粉末，利用硅烷偶联剂对混合粉末进行改性，使二硫化钼具有有较高的化学活性，有利于摩擦过程中润滑摩擦膜的形成和对剑麻纤维的包覆，另外蛤蜊壳的主要成分是碳酸钙，使其还具有高韧性，进一步提高摩擦材料的耐磨性，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨型摩擦材料的制备方法
本专利技术公开了一种耐磨型摩擦材料的制备方法，属于摩擦材料制备

技术介绍
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片和离合器面片。刹车片用于制动，离合器片用于传动。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。也是民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。摩擦材料是车辆与机械的离合器总成和制动器中的关键安全零件，在传动和制动过程中，主要应满足以下技术要求：适宜而稳定的摩擦系数、良好的耐磨性、具有良好的机械强度和物理性能、制动噪音低、对偶面磨损较小。2004年开始，随汽车工业飞速发展，人们对制动性能要求越来越高，开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成，无石棉，无金属。因此，专利技术一种耐磨损性能好的摩擦材料对摩擦材料制备
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前常见摩擦材料存在耐磨性差和耐热性差，满足不了汽车刹车片标准要求的缺陷，提供了一种耐磨型摩擦材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种耐磨型摩擦材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将剑麻纤维和氢氧化钠溶液混合置于浸泡机中，在室温下浸泡处理，得到浸泡剑麻纤维，再将马来酸酐、二甲苯、硼砂和亚硫酸氢钠混合置于装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中搅拌，搅拌后再向四口烧瓶中加入浸泡剑麻纤维搅拌回流，得到酯化剑麻纤维，用去离子水洗涤酯化剑麻纤维，最后置于烘箱中干燥，出料，得到改性剑麻纤维；（2）将苯酚、甲醛溶液和双氧水混合倒入装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中回流反应，得到反应物，冷却降温后，再向带有反应物的四口烧瓶中加入反应物质量2％的硼酸，继续保温回流反应，减压脱水，出料，得到硼酸改性酚醛树脂；（3）将蛤蜊壳和二硫化钼混合研磨后过100目筛，收集过筛混合粉末，将过筛混合粉末和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量0.4%的酵母粉，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性混合粉末；（4）按重量份数计，分别称取30～40份硼酸改性酚醛树脂、16～20份改性剑麻纤维和6～8份改性混合粉末混合置于搅拌机中搅拌，再添加2～4份过硫酸钾、3～5份松香和1～3份乙二胺，继续保温混合搅拌，得到混合物料，将混合物料倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到粒料，最后将粒料倒入热压机中热压成型，冷却出料，即可制得耐磨型摩擦材料。步骤（1）所述的剑麻纤维和质量分数为20％的氢氧化钠溶液的质量比为1：5，浸泡处理时间为2～4h，马来酸酐、二甲苯、硼砂和亚硫酸氢钠的质量比为2：1：2：1，搅拌时间为10～12min，搅拌回流温度为135～140℃，搅拌回流时间为1～3h，洗涤次数为3～5次，干燥温度为75～85℃，干燥时间为1～2h。步骤（2）所述的苯酚、质量分数为10％的甲醛溶液和质量分数为15％的双氧水的质量比为4：1：1，反应温度为50～60℃，反应时间为16～20min，冷却降温温度为24～26℃，继续回流反应时间为1～3h。步骤（3）所述的蛤蜊壳和二硫化钼的质量比为1：3，研磨时间为8～10min，过筛混合粉末和硅烷偶联剂KH-560的质量比为3：1，混合搅拌时间为6～8min，发酵温度为35～40℃，发酵时间为8～10天。步骤（4）所述的搅拌温度为45～65℃，搅拌时间为20～30min，继续搅拌时间为35～45min，造粒温度为90～100℃，造粒转速为100～120r/min，热压温度为160～180℃，热压压力为6～8MPa。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以硼酸改性酚醛树脂为基体，改性剑麻纤维和改性混合粉末作为补强剂，并辅以硫酸钾、松香和乙二胺等制备得到耐摩擦磨损型摩擦材料，本专利技术首先利用硼酸对酚醛树脂进行改性，在固化过程中，苯酚的酚羟基与硼酸的硼羟基发生化学反应，形成了硼酸苯酚酯结构，由于以硼原子为核心的硼酸苯酚酯结构封闭了部分酚羟基，使得基于酚羟基的热分解反应不易发生，另外硼酸苯酚酯结构在裂解过程中，形成了氧化硼，减少了碳氧化合物的形成，从而促使酚醛树脂中碳的损失量降低，提高了摩擦材料的耐热性，再利用碱溶液、马来酸酐和硼砂对剑麻纤维进行表面改性，其中剑麻纤维的主要成分为纤维素，先利用碱溶液对剑麻纤维表面改性处理，改性后促使其纤维素的结晶度提高，有利于剑麻纤维的力学性能得到提高，同时剑麻纤维的表面积得到增加，基体与剑麻纤维表面的粘着面积也得到增加，达到提高基体与剑麻纤维的界面强度的目的，有利于摩擦材料的耐磨性得到提高；（2）本专利技术由于剑麻纤维的纤维素富含-OH基团，并向其中引入了马来酸酐，进行酯化反应，将马来酸酐接枝到剑麻纤维表面，使得剑麻纤维表面带有双键基团，能够通过双键与聚合物基体发生反应，提高了剑麻纤维与基体间的界面粘合性，有利于摩擦材料的耐磨性和耐热性得到提高，接着加入硼砂，在硼砂受热分解时，能够吸收大量的热，同时在剑麻纤维表面形成玻璃态物质，隔开了氧气与剑麻纤维的接触，延缓纤维素大分子热氧化分解，同时有网络交联物的形成，使硼元素有效地固着在纤维素上，再次提高摩擦材料的耐热性；（3）本专利技术将蛤蜊壳和二硫化钼混合研磨成混合粉末，利用硅烷偶联剂对混合粉末进行改性，将其与葡萄糖和酵母粉共同发酵，利用微生物将葡萄糖分解成大分子糖类，使其具有粘性，提高了混合粉末与基体之间的粘结性，有效地填充在基体内部孔隙中，使基体更加密实，其中二硫化钼具有与石墨类似的层状结构，且二硫化钼分子中硫原子为负二价，使二硫化钼具有有较高的化学活性，促进了剑麻纤维与基体的结合，形成致密均匀的表面结构，有利于摩擦过程中润滑摩擦膜的形成和对剑麻纤维的包覆，可以减少磨损过程中剑麻纤维的折断和拔出，提高了摩擦材料的耐磨性，另外蛤蜊壳的主要成分是碳酸钙，由于碳酸钙晶粒的有序排列以及蛤蜊壳含有少量的蛋白质，能够有效粘结碳酸钙，使其不仅具有高强度，还具有高韧性，有效地填充在摩擦材料内部，进一步提高摩擦材料的耐磨性，具有广泛的应用前景。具体实施方式按质量比为1：5将剑麻纤维和质量分数为20％的氢氧化钠溶液混合置于浸泡机中，在室温下浸泡处理2～4h，得到浸泡剑麻纤维，再将马来酸酐、二甲苯、硼砂和亚硫酸氢钠按质量比为2：1：2：1混合置于装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中搅拌10～12min，搅拌后再向四口烧瓶中加入浸泡剑麻纤维，在温度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨型摩擦材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将剑麻纤维和氢氧化钠溶液混合置于浸泡机中，在室温下浸泡处理，得到浸泡剑麻纤维，再将马来酸酐、二甲苯、硼砂和亚硫酸氢钠混合置于装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中搅拌，搅拌后再向四口烧瓶中加入浸泡剑麻纤维搅拌回流，得到酯化剑麻纤维，用去离子水洗涤酯化剑麻纤维，最后置于烘箱中干燥，出料，得到改性剑麻纤维；（2）将苯酚、甲醛溶液和双氧水混合倒入装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中回流反应，得到反应物，冷却降温后，再向带有反应物的四口烧瓶中加入反应物质量2％的硼酸，继续保温回流反应，减压脱水，出料，得到硼酸改性酚醛树脂；（3）将蛤蜊壳和二硫化钼混合研磨后过100目筛，收集过筛混合粉末，将过筛混合粉末和硅烷偶联剂KH‑560混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量0.4%的酵母粉，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性混合粉末；（4）按重量份数计，分别称取30～40份硼酸改性酚醛树脂、16～20份改性剑麻纤维和6～8份改性混合粉末混合置于搅拌机中搅拌，再添加2～4份过硫酸钾、3～5份松香和1～3份乙二胺，继续保温混合搅拌，得到混合物料，将混合物料倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到粒料，最后将粒料倒入热压机中热压成型，冷却出料，即可制得耐磨型摩擦材料。...

【技术特征摘要】
1.一种耐磨型摩擦材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将剑麻纤维和氢氧化钠溶液混合置于浸泡机中，在室温下浸泡处理，得到浸泡剑麻纤维，再将马来酸酐、二甲苯、硼砂和亚硫酸氢钠混合置于装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中搅拌，搅拌后再向四口烧瓶中加入浸泡剑麻纤维搅拌回流，得到酯化剑麻纤维，用去离子水洗涤酯化剑麻纤维，最后置于烘箱中干燥，出料，得到改性剑麻纤维；（2）将苯酚、甲醛溶液和双氧水混合倒入装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中回流反应，得到反应物，冷却降温后，再向带有反应物的四口烧瓶中加入反应物质量2％的硼酸，继续保温回流反应，减压脱水，出料，得到硼酸改性酚醛树脂；（3）将蛤蜊壳和二硫化钼混合研磨后过100目筛，收集过筛混合粉末，将过筛混合粉末和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量0.4%的酵母粉，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性混合粉末；（4）按重量份数计，分别称取30～40份硼酸改性酚醛树脂、16～20份改性剑麻纤维和6～8份改性混合粉末混合置于搅拌机中搅拌，再添加2～4份过硫酸钾、3～5份松香和1～3份乙二胺，继续保温混合搅拌，得到混合物料，将混合物料倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到粒料，最后将粒料倒入热压机中热压成型，冷却出料，即可制得耐磨型摩擦材料。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙海燕，杨亚生，陈可，
申请(专利权)人：常州思宇环保材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32