本发明属于碳刷制备领域领域，具体涉及一种基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料。
背景技术：
碳刷是电动机中固定部分和转动部分之间传递能量或信号的一类摩擦装置，是电动机的重要组成部件，是一种石墨和胶粘剂的混合体，其主要成分是碳。按照材料的组成和工艺，碳刷分为碳石墨类、电化石墨类、金属石墨类，其中金属石墨类制作周期短，工艺简单，应用范围较广。但是目前常用的金属石墨类碳刷，导电性能和耐摩擦性能差，有待进一步提高碳刷材料的耐磨性能。
申请号201610927119.2，名称为一种掺钼铜基石墨电机碳刷及其制备方法。该碳刷材料以天然鳞片石墨和乙炔炭黑作为碳材料，并在其表面沉积聚多巴胺膜层，表面性能得到改善，与其它材料的结合度更高，提高了材料间的紧实度，导电性能更佳；同时采用用含碳纳米微球的复合硅溶胶作为粘接剂，其具有良好的粘结力和导电性，高温烧结后无残炭，对体系无不良影响；掺入的钼、铝、纳米氧化硼等元素有效的提高了铜基碳材料的致密度，获得了高强度和高韧性的复合材料，兼具良好的导电性和摩擦润滑性，较之传统的金属石墨碳刷材料使用寿命更长。但是金属钼的成本高，造成碳刷的应用成本高。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种成本低廉的基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料，该石墨碳刷在铜纳米微球上掺杂二氧化钛后，提高了碳刷的耐磨性能。
一种基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料，包括以下按重量份数计的组分：铜纳米微球15-28份、纳米二氧化钛25-32份、石墨粉8-18份、钢纤维12-28份、正硅酸乙酯52-60份、钼酸钠2-8份、乙二胺四乙酸钠20-37份、壳聚糖1-4份、多巴胺溶液1-5份、还原剂1-5份、防腐剂1-4份、去离子水20-40份。
作为改进的是，上述基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料，包括以下按重量份数计的组分：铜纳米微球25份、纳米二氧化钛30份、石墨粉12份、钢纤维25份、正硅酸乙酯58份、钼酸钠6份、乙二胺四乙酸钠35份、壳聚糖2份、多巴胺溶液3份、还原剂2份、防腐剂3份、去离子水38份。
作为改进的是，所述铜纳米微球的粒径为15-28μm。
作为改进的是，所述多巴胺溶液的浓度为0.15-0.28mol/l。
作为改进的是，还包括芳纶浆粕1-8份。
有益效果：
与现有技术相比，本发明基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料以铜纳米微球为主体材料，在主体材料上掺杂二氧化钛，提高了碳刷的耐磨性能和导电性能；多巴胺溶液的添加，提高了各组分之间的相容性，进一步提高了碳刷的耐磨性能。另外，芳纶浆粕的优良的附着力，将各组分进一步的添加，获得碳刷材料致密性强，延长了碳刷的使用寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
一种基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料，包括以下按重量份数计的组分：铜纳米微球15份、纳米二氧化钛25份、石墨粉8份、钢纤维12份、正硅酸乙酯52份、钼酸钠2份、乙二胺四乙酸钠20份、壳聚糖1份、多巴胺溶液1份、还原剂1份、防腐剂1份、去离子水20份。
其中，所述铜纳米微球的粒径为15μm。
所述多巴胺溶液的浓度为0.15mol/l。
具体地，取铜纳米微球、壳聚糖、去离子水混合，再加入纳米二氧化钛，搅拌均匀后，投入球磨机中磨碎，得铜纳米微球掺杂二氧化钛基体；将多巴胺溶液、石墨粉、钢纤维和铜纳米微球掺杂二氧化钛基体，超声振荡分散1h后静置36h，处理结束后过滤，产物经水洗后干燥，得半成品；再将半成品、正硅酸乙酯、钼酸钠、乙二胺四乙酸钠、壳聚糖、还原剂、防腐剂混合，投入球磨机中磨碎后，压片，再8pa的真空下950℃下烧结处理，即得碳刷材料。
对碳刷材料进行测试，弯曲强度为25.84mpa，摩擦系数为0.10，电阻率为0.14μω·m。
实施例2
一种基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料，包括以下按重量份数计的组分：铜纳米微球25份、纳米二氧化钛30份、石墨粉12份、钢纤维25份、正硅酸乙酯58份、钼酸钠6份、乙二胺四乙酸钠35份、壳聚糖2份、多巴胺溶液3份、还原剂2份、防腐剂3份、去离子水38份。
其中，所述铜纳米微球的粒径为20μm。
所述多巴胺溶液的浓度为0.25mol/l。
制备方法同实施例1。
对碳刷材料进行测试，弯曲强度为27.84mpa，摩擦系数为0.08，电阻率为0.12μω·m。
实施例3
一种基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料，包括以下按重量份数计的组分：铜纳米微球15-28份、纳米二氧化钛25-32份、石墨粉8-18份、钢纤维12-28份、正硅酸乙酯52-60份、钼酸钠2-8份、乙二胺四乙酸钠20-37份、壳聚糖1-4份、多巴胺溶液1-5份、还原剂1-5份、防腐剂1-4份、去离子水20-40份。
其中，所述铜纳米微球的粒径为28μm。
所述多巴胺溶液的浓度为0.28mol/l。
制备方法同实施例1。
对碳刷材料进行测试，弯曲强度为21.84mpa，摩擦系数为0.12，电阻率为0.15μω·m
实施例4
一种基于铜纳米微球掺杂二氧化钛的石墨碳刷材料，包括以下按重量份数计的组分：铜纳米微球25份、纳米二氧化钛30份、石墨粉12份、钢纤维25份、正硅酸乙酯58份、钼酸钠6份、乙二胺四乙酸钠35份、壳聚糖2份、多巴胺溶液3份、还原剂2份、防腐剂3份、去离子水38份，芳纶浆粕1-8份。
其中，所述铜纳米微球的粒径为20μm。
所述多巴胺溶液的浓度为0.25mol/l。
制备方法同实施例1。
对碳刷材料进行测试，弯曲强度为25.84mpa，摩擦系数为0.65，电阻率为0.12μω·m。
从上述结果中可以看出，在主体材料上掺杂二氧化钛，提高了碳刷的耐磨性能和导电性能。芳纶浆粕的优良的附着力，将各组分进一步的添加，获得碳刷材料致密性强，延长了碳刷的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。