一种改性酚醛树脂复合摩擦材料及其制备方法技术

本案涉及一种改性酚醛树脂复合摩擦材料的制备方法，首先对酚醛树脂预聚物进行改性接枝RAFT试剂，之后与甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和改性氧化石墨烯进行自由基聚合得到改性酚醛树脂，在改性酚醛树脂中加入六次甲基四胺，在高速磨粉机中粉碎，即得。本申请选择酚醛树脂作为基体材料，将纳米粒子与酚醛树脂有机结合，酚醛树脂自身可作为摩擦基体材料，通过添加的纳米粒子能有效改善其韧性、耐热性，提升整体的摩擦性能；酚醛树脂也可作为粘接材料使得纳米粒子与铜基粉末混溶性更好，改善界面结合力，减少界面缺陷，使摩擦性能得到进一步提升，在变温条件下均能保持较低的摩擦系数，稳定性高，有效延长摩擦材料的使用寿命。寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种改性酚醛树脂复合摩擦材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及摩擦材料领域，具体为一种改性酚醛树脂复合摩擦材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]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。摩擦是一种物理现象，机器设备运转过程需要减少摩擦降低能量的消耗，汽车制动中却需要产生摩擦。因此，摩擦材料是各类机械设备中不可或缺的重要材料之一，其摩擦稳定性、耐磨性等决定了设备能否平稳、安全的运行。
[0003]目前，常规的摩擦材料通常包括基体单元(铜、铁等)、润滑单元(石墨、二硫化钼等)以及摩擦单元(SiC、SiO2、Al2O3、Si3N4等)。然而，在实际应用中发现，石墨颗粒、SiC、SiO2颗粒等与铜基体的润湿性差，相界面处易出现较多孔隙或裂纹等，这些孔隙或裂纹在高速制动下，由于剧烈的摩擦热应力和剪应力发展为剥层疲劳裂纹，然后不断扩大，最终导致材料严重磨损。因此，如何对现有的铜基粉末摩擦材料进行改进以克服上述问题，是本领域要解决的一大难题。
[0004]酚醛树脂作为摩擦材料中常用树脂基体材料之一，具有优异的机械性能、耐热性能和成型加工性能等。目前，采用普通酚醛树脂制备的摩擦材料存在模量高、韧性差、硬度大等问题，对酚醛树脂的改性以获得耐热性好、机械强度高的摩擦材料已有不少研究，但将酚醛树脂与SiO2等复合用以增强铜基摩擦材料耐磨性的研究仍然需要不断深入的研究。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足之处，本专利技术旨在通过将酚醛树脂与SiO2等复合用以增强铜基摩擦材料耐磨性，提出了一种改性酚醛树脂复合摩擦材料。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种改性酚醛树脂复合摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1：在反应瓶中加入酚醛树脂预聚物和四氢呋喃搅拌使其溶解，随后加入4
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氰基
‑4‑
(硫代羰基苯甲酰)戊酸和二甲氨基吡啶，将二环己基碳二亚胺溶于四氢呋喃之后逐滴滴加到反应瓶中，室温下持续搅拌过夜，反应完成后过滤，收集滤液，浓缩得粘稠产品，备用；
[0009]S2：取所述粘稠产品加DMF稀释，加入甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和改性氧化石墨烯搅拌均匀，通入氮气保护，将AIBN溶解于DMF中之后注射到反应体系中，升温至70℃反应3～5h，加入氨基化二氧化硅，继续搅拌反应3～5h；降至室温，滴入正己烷中静置，将上层清液倒出之后浓缩得改性酚醛树脂；
[0010]S3：向改性酚醛树脂中加入5～8wt％的六次甲基四胺，混合均匀，在高速磨粉机中粉碎，即得摩擦材料；
[0011]其中，所述改性氧化石墨烯的制备过程如下：
[0012]1)KH550溶解于水中，加入冰醋酸调节pH至3得KH550水解液；取一定量的纳米氧化
铝分散在50％乙醇溶液中，超声30min，随后加入KH
‑
550的水解液超声分散均匀，加热回流3～5h，得氧化铝分散液；
[0013]2)取一定量的氧化石墨烯粉末分散在水中，之后将溶解有KH570的乙醇溶液滴加到氧化石墨烯的分散液中，搅拌均匀后升温回流反应3～6h，冷却至室温，向其中加入氧化铝分散液，超声震动搅拌4h，离心分离，干燥，研磨，即得。
[0014]进一步地，所述步骤S1中，酚醛树脂预聚物的制备过程如下：在反应瓶中加入苯酚，通入氮气保护，升温至50℃搅拌10min，随后搅拌过程中加入氢氧化钠水溶液，搅拌30min后加入甲醛水溶液，升温至80℃反应2h，反应完成后冷却至室温，调节pH至中性，脱水，即得。
[0015]进一步地，所述苯酚、氢氧化钠、甲醛的质量比为1～2:0.05～0.1:1。
[0016]进一步地，所述步骤S2中，甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和改性氧化石墨烯的质量比为1:0.4～0.6:0.1～0.2，其总质量与粘稠产品的质量比为1:1。
[0017]进一步地，所述步骤S2中，氨基化二氧化硅的制备过程如下：取模板剂F127和酚醛树脂预聚物溶解于无水乙醇中，加入盐酸和正硅酸乙酯，于40℃下搅拌2h，反应完成后采用喷雾干燥法制备微球，收集到的微球经煅烧去除模板剂，随后置于含有KH550的乙醇/乙酸混合溶液中，超声30min，之后持续搅拌5h，过滤真空干燥即得。
[0018]进一步地，所述氨基化二氧化硅与甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比为1:1。
[0019]进一步地，所述改性氧化石墨烯的制备过程中，纳米氧化铝与KH
‑
550的质量比为2:0.1～0.2；氧化石墨烯与KH570的质量比为1:3；氧化石墨烯与纳米氧化铝的质量比为0.2～0.8:1。
[0020]本专利技术进一步提供如上所述的制备方法制得的改性酚醛树脂复合摩擦材料。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：申请人同期开展的工作中已经证实了，通过酚醛树脂与纳米二氧化硅和氧化铝结合能有效提升摩擦材料的摩擦性能和力学性能，石墨烯同二硫化钼都能提升摩擦材料的润滑性能，但石墨烯还能进一步提升机械性能，因此，在本案中尝试将石墨烯也通过共价键合的方式引入到酚醛树脂中，以期望进一步改善材料的摩擦磨损性能和力学性能。本申请仍以酚醛树脂作为基体材料，将三氧化铝和二氧化硅纳米粒子与酚醛树脂有机结合，酚醛树脂其自身可作为摩擦基体材料，通过添加的纳米粒子能有效改善其韧性、耐热性，提升整体的摩擦性能；一方面，通过氧化石墨烯来提升摩擦材料的润滑性能以及机械性能，同时通过改性后的氧化石墨烯与酚醛树脂直接聚合更好地将纳米氧化铝复合到摩擦材料中；另一方面，酚醛树脂也可作为粘接材料使得纳米粒子与铜基粉末混溶性更好，改善界面结合力，减少界面缺陷，使摩擦性能得到进一步提升，在高变温条件下均能保持较低的摩擦系数，稳定性高，有效延长摩擦材料的使用寿命。
具体实施方式
[0022]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构
成冲突就可以相互结合。
[0024]实施例：一种改性酚醛树脂复合摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
[0025]S1：在反应瓶中加入酚醛树脂预聚物和四氢呋喃搅拌使其溶解，随后加入4
‑
氰基
‑4‑
(硫代羰基苯甲酰)戊酸(CPADB，购自Longre PharmaceuticalsCo.,Ltd.结构式为)和二甲氨基吡啶(DMAP)，将二环己基碳二亚胺(DCC)溶于四氢呋喃之后逐滴滴加到反应瓶中，室温下持续搅拌过夜，反应完成后过滤，收集滤液，浓缩得粘稠产品，备用；
[0026]S2：取所述粘稠产品加DMF稀释，加入甲基丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性酚醛树脂复合摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在反应瓶中加入酚醛树脂预聚物和四氢呋喃搅拌使其溶解，随后加入4
‑
氰基
‑4‑
(硫代羰基苯甲酰)戊酸和二甲氨基吡啶，将二环己基碳二亚胺溶于四氢呋喃之后逐滴滴加到反应瓶中，室温下持续搅拌过夜，反应完成后过滤，收集滤液，浓缩得粘稠产品，备用；S2：取所述粘稠产品加DMF稀释，加入甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和改性氧化石墨烯搅拌均匀，通入氮气保护，将AIBN溶解于DMF中之后注射到反应体系中，升温至70℃反应3～5h，加入氨基化二氧化硅，继续搅拌反应3～5h；降至室温，滴入正己烷中静置，将上层清液倒出之后浓缩得改性酚醛树脂；S3：向改性酚醛树脂中加入5～8wt％的六次甲基四胺，混合均匀，在高速磨粉机中粉碎，即得摩擦材料；其中，所述改性氧化石墨烯的制备过程如下：1)KH550溶解于水中，加入冰醋酸调节pH至3得KH550水解液；取一定量的纳米氧化铝分散在50％乙醇溶液中，超声30min，随后加入KH
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550的水解液超声分散均匀，加热回流3～5h，得氧化铝分散液；2)取一定量的氧化石墨烯粉末分散在水中，之后将溶解有KH570的乙醇溶液滴加到氧化石墨烯的分散液中，搅拌均匀后升温回流反应3～6h，冷却至室温，向其中加入氧化铝分散液，超声震动搅拌4h，离心分离，干燥，研磨，即得。2.如权利要求1所述的改性酚醛树脂复合摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，酚醛树脂预聚物的制备过程如下：在反应瓶中加入苯酚，通入氮气保护，升温至5...

【专利技术属性】
技术研发人员：周慧，杜彬，肖伽励，王升文，朱宇萌，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：