一种耐热耐磨膜材料的配方及制备工艺的制作方法

本发明涉及膜材料制备工艺领域，具体涉及一种耐热耐磨膜材料的的配方及制备工艺。

背景技术：

在我们今天所知的摩擦材料出现前，早期的汽车和机器是通过代用装置如木块和皮，有时是旧靴子，让它们紧贴着轮胎或者其它运动部件发挥制动作用的，回到马拉车的时代，那时运动速度很慢，制动后产生的温度较低，对制动材料的要求也就不高，在随后的一百多年内，为了满足不同的工业用途出现了各种各样的摩擦材料，常用的摩擦材料按材质可分成无机和有机两大类。

有机类摩擦材料在工业生产中按工艺特点不同分成干法和湿法两大类，干法生产工艺包括混料、称量、成型、热处理和磨削加工等，缺点是产生大量的粉尘，湿法生产工艺包括浸渍、干燥、称量、成型、热处理和磨削加工等，缺点是有大量的溶剂污染，容易造成环境污染等问题。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种耐热耐磨膜材料的的配方及制备工艺，以改性酚醛树脂和六钛酸钾晶须为主要原料，加入一定量的玻璃纤维、三硫化二锑、氧化铋，采用烧结法制备出可以耐高温的高密度膜材料，具有优良的物理性能，可以有效解决背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种耐热耐磨膜材料的配方，按照重量份数由如下原料组成：

钢纤维65-80份、改性酚醛树脂6-25份、氟化铁3-5份、铝合金7-15份、胶粘剂3-5份、α-碳化硅2-7份、腰果壳油摩擦粉1-2份、氧化镁1-3份、玻璃纤维2-3份、三硫化二锑8-10份、六钛酸钾晶须15-20份、硅灰石10-15份、硅酸锆10-13份、焦炭8-14份、二硫化钼1-3份、石墨3-5份。

优选的，该配方由下述重量百分比的原料制备而：

钢纤维72.5份、改性酚醛树脂10.5份、氟化铁4份、铝合金11份、胶粘剂4份、α-碳化硅4.5份、腰果壳油摩擦粉1.5份、氧化镁2份、玻璃纤维3份、三硫化二锑9份、六钛酸钾晶须17.5份、硅灰石12.5份、硅酸锆11.5份、焦炭11份、二硫化钼2份、石墨4份。

根据上述技术方案，所述铝合金材料内包含5mass％氧化铝。

根据上述技术方案，所述含焦炭的复合材料表面采用乱层结构。

另外本发明还设计了一种耐热耐磨膜材料的制备工艺，包括如下步骤：

（1）将树脂和六钛酸钾晶须的按照质量比1:4调配，把它们分别放入混料机里混合10min后，得到的混合料；

（2）将混合料倒入到冷压机的模具里，铺平，在压力是8MPa下冷压成素块；

（3）钢背经除去表面油渍后在喷砂机里喷砂以除去表面锈斑，涂上胶干燥；

（4）把涂胶的钢背和冷压素块放入模具里，在压力是25MPa，温度是165℃的热压机上压制成型达10min，取出后在温度是200℃烘箱中热处理达8h，取出后，加工得到成品。

根据上述技术方案，所述步骤（1）中，六钛酸钾晶须复合材料在300℃还保持0.32左右的摩擦系数，受温度影响较低。

根据上述技术方案，所述步骤（4）中，温度的调节分为四段，升温阶段、加压保温阶段、升温阶段和降压退火阶段。

根据上述技术方案，所述升温阶段的温度从20℃升至165℃，升温平均速率为14.5℃/min；所述加压保温阶段的温度保持在165℃不变；所述升温阶段的温度先升至200℃，再保持8h；所述降压退火阶段的温度从200℃降至30℃，降温平均速率为8℃/min。

本发明的有益效果：

本发明以改性酚醛树脂和六钛酸钾晶须为主要原料，加入一定量的玻璃纤维、三硫化二锑、氧化铋，采用烧结法制备出可以耐高温的高密度膜材料，具有优良的物理性能。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明不同树脂和六钛酸钾晶须质量比与温度的关系曲线图。

图3为本发明不同六钛酸钾晶须含量与温度的关系曲线图。

图4为本发明相同树脂和六钛酸钾晶须质量比温度的关系曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种耐热耐磨膜材料的配方，按照重量份数由如下原料组成：

钢纤维65份、改性酚醛树脂6份、氟化铁3份、铝合金7份、胶粘剂3份、α-碳化硅2份、腰果壳油摩擦粉1份、氧化镁1份、玻璃纤维2份、三硫化二锑8份、六钛酸钾晶须15份、硅灰石10份、硅酸锆10份、焦炭8份、二硫化钼1份、石墨3份。

所述铝合金材料内包含5mass％氧化铝；所述含焦炭的复合材料表面采用乱层结构。

其制备工艺，包括如下步骤：

（1）将树脂和六钛酸钾晶须的按照质量比1:4调配，把它们分别放入混料机里混合10min后，得到的混合料；

（2）将混合料倒入到冷压机的模具里，铺平，在压力是8MPa下冷压成素块；

（3）钢背经除去表面油渍后在喷砂机里喷砂以除去表面锈斑，涂上胶干燥；

（4）把涂胶的钢背和冷压素块放入模具里，在压力是25MPa，温度是165℃的热压机上压制成型达10min，取出后在温度是200℃烘箱中热处理达8h，取出后，加工得到成品，温度的调节分为四段，升温阶段、加压保温阶段、升温阶段和降压退火阶段；升温阶段的温度从20℃升至165℃，升温平均速率为14.5℃/min；所述加压保温阶段的温度保持在165℃不变；所述升温阶段的温度先升至200℃，再保持8h；所述降压退火阶段的温度从200℃降至30℃，降温平均速率为8℃/min。

实施例2：

一种耐热耐磨膜材料的配方，按照重量份数由如下原料组成：

钢纤维72.5份、改性酚醛树脂10.5份、氟化铁4份、铝合金11份、胶粘剂4份、α-碳化硅4.5份、腰果壳油摩擦粉1.5份、氧化镁2份、玻璃纤维3份、三硫化二锑9份、六钛酸钾晶须17.5份、硅灰石12.5份、硅酸锆11.5份、焦炭11份、二硫化钼2份、石墨4份。

所述铝合金材料内包含5mass％氧化铝；所述含焦炭的复合材料表面采用乱层结构。

其制备工艺，包括如下步骤：

（1）将树脂和六钛酸钾晶须的按照质量比1:4调配，把它们分别放入混料机里混合10min后，得到的混合料；

（2）将混合料倒入到冷压机的模具里，铺平，在压力是8MPa下冷压成素块；

（3）钢背经除去表面油渍后在喷砂机里喷砂以除去表面锈斑，涂上胶干燥；

（4）把涂胶的钢背和冷压素块放入模具里，在压力是25MPa，温度是165℃的热压机上压制成型达10min，取出后在温度是200℃烘箱中热处理达8h，取出后，加工得到成品，温度的调节分为四段，升温阶段、加压保温阶段、升温阶段和降压退火阶段；升温阶段的温度从20℃升至165℃，升温平均速率为14.5℃/min；所述加压保温阶段的温度保持在165℃不变；所述升温阶段的温度先升至200℃，再保持8h；所述降压退火阶段的温度从200℃降至30℃，降温平均速率为8℃/min。

实施例3：

一种耐热耐磨膜材料的配方，按照重量份数由如下原料组成：

钢纤维80份、改性酚醛树脂25份、氟化铁5份、铝合金15份、胶粘剂5份、α-碳化硅7份、腰果壳油摩擦粉2份、氧化镁3份、玻璃纤维3份、三硫化二锑10份、六钛酸钾晶须20份、硅灰石15份、硅酸锆13份、焦炭14份、二硫化钼3份、石墨5份。

所述铝合金材料内包含5mass％氧化铝；所述含焦炭的复合材料表面采用乱层结构。

其制备工艺，包括如下步骤：

（1）将树脂和六钛酸钾晶须的按照质量比1:4调配，把它们分别放入混料机里混合10min后，得到的混合料；

（2）将混合料倒入到冷压机的模具里，铺平，在压力是8MPa下冷压成素块；

（3）钢背经除去表面油渍后在喷砂机里喷砂以除去表面锈斑，涂上胶干燥；

（4）把涂胶的钢背和冷压素块放入模具里，在压力是25MPa，温度是165℃的热压机上压制成型达10min，取出后在温度是200℃烘箱中热处理达8h，取出后，加工得到成品，温度的调节分为四段，升温阶段、加压保温阶段、升温阶段和降压退火阶段；升温阶段的温度从20℃升至165℃，升温平均速率为14.5℃/min；所述加压保温阶段的温度保持在165℃不变；所述升温阶段的温度先升至200℃，再保持8h；所述降压退火阶段的温度从200℃降至30℃，降温平均速率为8℃/min。

通过以下测试方法研究了树脂和六钛酸钾晶须质量比、六钛酸钾晶须含量等对膜材料性能的影响。

（1）树脂和六钛酸钾晶须质量比对膜材料性能的影响（如图2所示）

在其他条件一定的情况下，在组合配方中加入不同质量的六钛酸钾晶须，使它们的质量比分别达到1:0.7、1:1和1:8，按上面相同的工艺条件制成复合材料，图2为不同质量的六钛酸钾晶须对膜材料耐热耐磨性能的影响。

实验过程中发现加入六钛酸钾晶须填料，钢纤维强烈的团聚倾向被这种“稀释”的方法得到了很大改善，因此填料不仅能降低成本，而且它在帮助复合材料加工成型上有其重要的作用。

（2）六钛酸钾晶须含量等对膜材料性能的影响（如图3所示）

六钛酸钾晶须复合材料在300℃还保持0.32左右的摩擦系数，且在试样中没有加入增强材料如钢纤维，摩擦衰退会提早发生，高温时很难达到要求的摩擦水平，磨损也会变的很大，实验过程中还发现强度会大幅下降。

由图3可以看出，试样的摩擦性能随着六钛酸钾晶须的增加摩擦系数没有发生大的变化，磨阻随着六钛酸钾晶须的增加而减小，这可能与树脂成分相对减少有关，但总的变化也不大。

（3）不同温度对于相同树脂和六钛酸钾晶须质量比的影响（如图4）

由图4可以看出随着温度的升高，树脂在高温条件下加剧了分解，导致摩擦系数快速地下降，不过六钛酸钾晶须复合材料在300℃还保持0.32左右的摩擦系数，而重晶石粉复合材料在250℃摩擦系数就下降到0.32，由图4可以看出重晶石粉复合材料在250℃左右的比磨损率急剧上升，而六钛酸钾复合材料则要到300℃左右才出现大的磨损，比磨损率的上升速率也要低些。

基于上述，本发明的优点在于，本发明采用六钛酸钾晶须作为原料，选择合适的树脂和六钛酸钾晶须质量比、六钛酸钾晶须含量以及温度是影响膜材料摩擦系统的三个重要因素，可以制备耐高温、摩擦性能好的膜材料，该生产工艺简单，操作方便，成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。