一种高性能耐磨酚醛基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于托辊、凸轮等的高性能耐磨酚醛基复合材料及其制备方法，该复合材料的组分和配方比如下：酚醛树脂：80‑92%，改性聚酰胺6:1‑3%，摩擦性能调节剂:1‑4%，固化剂:其含量约为酚醛树脂重量的8%。该复合材料具有制作工艺简单、耐磨损、耐冲击、抗腐蚀、抗静电、抗老化、阻燃、质量轻、成本低等优点。

A High Performance Wear Resistant Phenolic Matrix Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a high-performance wear-resistant phenolic matrix composite material for roller, cam, etc. and its preparation method. The composition and formula of the composite material are as follows: phenolic resin: 80 92%, modified polyamide 6:1 3%, friction performance regulator: 1 4%, curing agent: its content is about 8% of the weight of phenolic resin. The composite material has the advantages of simple fabrication process, wear resistance, impact resistance, corrosion resistance, antistatic, aging resistance, flame retardant, light weight and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能耐磨酚醛基复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，涉及一种用于制造托辊和凸轮等耐磨部件的高性能耐磨酚醛基复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚合物基摩擦材料因其具有重量轻、耐化学腐蚀等特点，已广泛应用于各工业领域。酚醛树脂具有优良的耐热耐磨性、独特的抗烧蚀性、良好的阻燃性以及好的尺寸稳定性，是一类应用广泛的聚合物基摩擦材料。但酚醛树脂脆性较大、干摩擦时摩擦系数较高、不足以应付高速摩擦等缺点，使其应用仍受到一定的限制。因此努力寻找新的改性方法，开发具有良好冲击性能以及低摩擦系数的酚醛树脂，拓宽酚醛树脂的应用领域，已成为酚醛树脂改性的重点。本专利技术以甲阶酚醛为原料，采用羟甲基改性PA6增韧、二硫化钼和石墨为摩擦性能调节剂制备高性能耐磨酚醛基复合材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，通过增韧、减磨改性获得高性能耐磨酚醛基复合材料，以拓宽酚醛树脂的应用。为了达到上述目的，本专利技术的醛基复合材料的组成包括：酚醛树脂：80-92%（重量），改性聚酰胺6：1-3%（重量），摩擦性能调节剂：1-4%（重量），固化剂：其含量约为酚醛树脂重量的8%。所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂，以甲阶酚醛固化得到；所述改性聚酰胺6为羟甲基改性PA6；所述的摩擦性能调节剂为二硫化钼、石墨；所述的固化剂为磷酸、对甲苯磺酸，并以复配的方式使用。本专利技术的另一个目的在于提供一种高性能耐磨酚醛基复合材料的制备方法。本专利技术方法包括：1)PA6改性：将聚酰胺6溶解在甲酸中，再加入甲醛在96℃的水浴锅中反应12小时，反应完毕后冷却至室温，缓慢加入氨水析出，蒸馏水洗3次后60℃干燥24小时，即得到羟甲基改性的聚酰胺6。2)酚醛基复合材料的制备：按复合材料的组分和配比要求称取基体材料、填料和固化剂，所述的基体材料为甲阶酚醛，所述的填料为羟甲基改性的聚酰胺6和摩擦性能调节剂的总和，将基体材料和填料通过机械搅拌机混合2-2.5小时，混合均匀后，加入固化剂，搅拌均匀倒入模具中，在65-75℃的真空干燥箱中固化3-4小时即可制成成品。本专利技术选用羟甲基改性PA6增韧酚醛树脂作为基体材料，酚醛树脂是苯酚和甲醛缩聚得到的热固性高分子，具有卓越的粘附性、优良的耐热耐磨性、独特的抗烧蚀性、良好的阻燃性以及好的尺寸稳定性。羟甲基改性PA6具有良好的耐磨性、韧性好、机械强度高、价格相对便宜、易于成型。羟甲基改性PA6能与酚醛树脂中的羟基发生反应，增强两者间的结合力，加强对酚醛树脂的增韧效果。而且羟甲基改性的PA6具有好的耐磨性和自润滑性，也能改性酚醛树脂的摩擦性能。为了进一步改善复合材料的摩擦磨损性能，本专利技术采取对基体加入固体润滑剂以满足应用要求。固体润滑剂填料之所以具有抗磨减摩作用是因为在摩擦过程中接触界面上形成了低剪切强度的转移膜。研究表明，单一的固体润滑剂对PA6摩擦磨损性能的提升效果能达到作为常用耐磨材料的要求，提高复合材料的耐摩擦磨损性能。为了改善固体润滑剂和酚醛基体的界面结合，提升固体润滑剂的作用，采用KH550并通过超声分散对固体润滑剂进行表面改性。专利技术的酚醛基复合材料具有如下特点：生产工序简单、生产成本低、耐磨性好、抗冲抗腐蚀性能佳、强度高质量轻、抗静电阻燃、抗老化、使用寿命长。对于合适配方在优化工艺下制备的酚醛基复合材料进行分析和评估，得到如下基本性能。轴向拉伸强度/MPa：≥41，缺口冲击强度/KJ/m2：≥3.7，摩擦系数：0.215-0.625，磨损率：1.2×10-5-7.9×10-5。本专利技术的酚醛基复合材料具有优异的综合性能，应用范围广，具有广阔的市场前景。具体实施方式：下面举实例对本专利技术进行详细描述，而不是限制专利技术的范围。实施例1将90Wt%的甲阶酚醛与2Wt%的羟甲基改性PA6置于烧杯中，用机械搅拌混合30分钟，再加入8Wt%的固化剂混合均匀后，倒入模具中，70℃固化3小时得到复合材料。实施例2将88Wt%的甲阶酚醛、2Wt%的石墨与2Wt%的羟甲基改性PA6置于烧杯中，用机械搅拌混合30分钟，再加入8Wt%的固化剂混合均匀后，倒入模具中，70℃固化3小时得到复合材料。实施例3将88Wt%的甲阶酚醛、2Wt%的二硫化钼与2Wt%的羟甲基改性PA6置于烧杯中，用机械搅拌混合30分钟，再加入8Wt%的固化剂混合均匀后，倒入模具中，70℃固化3小时得到复合材料。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能耐磨酚醛树脂基复合材料，其特征在于，其组分和配比（重量百分比）如下：酚醛树脂：80‑92%，改性聚酰胺6：1‑3%，摩擦性能调节剂：1‑4%，固化剂：其含量约为酚醛树脂重量的8%。

【技术特征摘要】
1.一种高性能耐磨酚醛树脂基复合材料，其特征在于，其组分和配比（重量百分比）如下：酚醛树脂：80-92%，改性聚酰胺6：1-3%，摩擦性能调节剂：1-4%，固化剂：其含量约为酚醛树脂重量的8%。2.根据权利要求1所述的高性能耐磨酚醛基复合材料，其特征在于，所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂。3.根据权利要求2所述的高性能耐磨酚醛基复合材料，其特征在于，所述的热固性酚醛树脂以甲阶酚醛固化得到。4.根据权利要求1所述的高性能耐磨酚醛基复合材料，其特征在于，所述的改性聚酰胺6是由PA6进行羟甲基改性得到，将聚酰胺6溶解在甲酸中，再加入甲醛在96℃的水浴锅中反应12小时，反应完毕后冷却至室温，缓慢加入氨水析出，蒸馏水洗3次后60℃干燥24小时，即得到羟甲基改性的聚酰胺6。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李笃信，胡茜，赵琼晖，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43