CN104845583A - 一种工业气动离合制动器用摩阻材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业气动离合制动器用摩阻材料及其制备方法。目的是提供的摩阻材料应当具有稳定的摩擦、磨损性能；提供的方法应具有工艺简单、制作方便以及成本较低的特点。技术方案是：一种工业气动离合制动器用摩阻材料，包含的原料为：重芳烃树脂，经表面处理的硼纤维，经表面处理的短切玻璃纤维，硫酸钙晶须，多孔硅酸钙颗粒等。上述一种工业气动离合制动器用摩阻材料的制备方法，按照以下步骤进行：按配方称取各种原料备用；将聚氨酯橡胶在橡胶成型机内预成形；3)将除聚氨酯橡胶等其它原料投入高速混料机内，混拌；再投入经表面处理的硼纤维、经表面处理的短切玻璃纤维，混拌后取出混合物；4)模压成型；5)热固化；6)机加工。

Description

一种工业气动离合制动器用摩阻材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种工业气动离合制动器的关键部件及其制造方法，尤其是一种工业气动离合制动器用摩阻材料及其制备方法。

背景技术

现在工业气动离合制动器与电子电器、液压一样，都是生产过程自动化最有效的技术之一，广泛地运用于各个部门，据统计在工业发达国家中，全自动化流程中约有30％装有气动***。我国气动制造业和气动技术的研究与应用起步较迟，但近十多年有很大的发展。气动技术已逐步推广应用于各个工业部门，在生产发挥了显著的效益。工业气动离合制动器产业的飞速发展带动了工业气动离合制动器用摩阻材料应用需求的增长。目前工业气动离合制动器用摩阻材料，被广泛运用于各种规格的气动离合制动器中，是气动离合制动器不可或缺的一部分，关系着气动设备的性能与安全。

气动离合制动器是一种构造简单、适用性广、安装维护方便的气动离合技术，气动离合制动器对摩阻材料的要求很高，需要有稳定的摩擦、磨损性能和一定的耐高温性，低噪音，能满足连续开启操作作业，同时材料还要求满足欧盟RoHS环保指令和无石棉环保的要求，不含石棉、铅、镉、汞、六价铬等影响人体健康的物质。

目前，国内工业气动离合制动器用摩阻材料无法满足上述技术要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种用于气动离合制动器的新型摩阻材料，该摩阻材料应当具有稳定的摩擦、磨损性能，并能满足耐高温、耐磨损、低噪音及材质符合环保的要求。

本发明的另一个目的是提供一种工业气动离合制动器用摩阻材料的制备方法，该方法应具有工艺简单、制作方便以及成本较低的特点。

本发明提供的技术方案是：一种工业气动离合制动器用摩阻材料，包含的原料及重量份为：

重芳烃树脂9～18份，经表面处理的硼纤维3～8份，经表面处理的短切玻璃纤维12～20份，硫酸钙晶须10～18份，多孔硅酸钙颗粒7～10份，碳化钨2～5份，氟化石墨3～9份，石榴石3～9份，粉末丁苯橡胶2～8份，摩擦粉3～7份，煅烧海绵活性焦炭(又称煅烧石油焦炭)4～8份，QPM强力泡沫铁粉3～5份，聚氨酯橡胶15～25份，硬脂酸锌0.5～1份。

重芳烃树脂9～12份，经表面处理的硼纤维3.5～7份，经表面处理的短切玻璃纤维12～15份，硫酸钙晶须12～18份，多孔硅酸钙颗粒8～9份，碳化钨2.5～4份，氟化石墨3.5～7份，石榴石5～8份，粉末丁苯橡胶2.5～3.5份，摩擦粉3～5份，煅烧海绵活性焦炭4～5份，QPM强力泡沫铁粉3～4.5份，聚氨酯橡胶16～20份，硬脂酸锌0.5份。

所述经表面处理的硼纤维，是将硼纤维投入钛酸酯偶联剂溶液中，浸渍30～40分钟后取出洗净，在80℃真空烘箱内干燥80分钟即可；纤维直径30～50μm，长度100～200μm；所述钛酸酯偶联剂溶液含有质量百分比分别为60％的钛酸酯偶联剂和1％的高锰酸钾氧化剂，其余为水。

所述经表面处理的短切玻璃纤维，是将短切玻璃纤维投入硅烷偶联剂溶液中浸渍20～30分钟后，再将短切玻璃纤维取出放到烘箱内，在150℃～160℃的温度下烘干即可；纤维直径20～35um,长度3～5mm，所述硅烷偶联剂溶液中硅烷含量20％、醇含量72％，其余为水。

所述的硫酸钙晶须直径1～4μm，长度50～200μm，长径比：40～80。

所述重芳烃树脂、碳化钨、石榴石、粉末丁苯橡胶、硬脂酸锌的粒度均≥350目。

所述多孔硅酸钙颗粒、氟化石墨、摩擦粉、煅烧海绵活性焦炭、QPM强力泡沫铁粉均为40～60目。

上述一种工业气动离合制动器用摩阻材料的制备方法，按照以下步骤进行：

1)按配方称取各种原料备用；

2)将聚氨酯橡胶在橡胶成型机内预成形；

3)将除聚氨酯橡胶、经表面处理的硼纤维、经表面处理的短切玻璃纤维外的其它原料投入高速混料机内，混拌6～7分钟；再投入经表面处理的硼纤维、经表面处理的短切玻璃纤维，混拌2～3分钟后取出混合物；

4)模压成型：将40-60％重量的混合物投入到模具型腔中，再投入预成形后的聚氨酯橡胶，之后放入金属骨架放入预成形的聚氨酯橡胶，然后再将剩余部分混合物投入后，一次性热压模塑成型，其热压温度为170℃+15℃，热压压力为60Mpa±0.5Mpa；热压固化时间为40～45分钟，热压固化初始阶段2分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气4次，之后再保压固化到规定时间；

5)热固化：将模压成型产品，放入专用工装夹具固定夹紧，夹紧压力10Mpa±1Mpa，再投入烘箱内，先设定140-145℃时保温1±0.1小时，接着在0.5小时内升温至150-160℃保温2±0.2小时，然后自然冷却到室温；

6)机加工：对固化后的工业气动离合制动器用摩阻材料进行机加工即成。

所述步骤4)模压成型时，需预先在预热过的模具型腔内涂脱模剂。

本发明的有益效果是：该摩阻材料具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦性能稳定、制动力矩大、环保等特点；经测试：在350℃时摩擦系数仍高于同类产品20％，而磨损率(10^-7cm³/N·m)则为同类产品22％；而且，所有原材料均可外购获得，不但符合环保要求，而且制造简便，成本较低，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

本发明中的多孔硅酸钙颗粒通过特殊的结晶和稳定控制的晶体成长工艺制成，从而使该颗粒形成独特的外部小孔、内部大孔的球形结构。该颗粒具有开放的内部结构，并环绕着一个由针状晶体紧密组成的外壳，因此可有效提高摩阻材料的孔隙率、弹性和可压缩性能，并显著提高摩擦稳定性，并能起到良好的辅助混料作用。

该多孔硅酸钙颗粒可直接外购获得或按以下工艺过程制作：

1)二氧化硅和氧化钙按1.8:1的摩尔比例投入反应釜，接着投入二氧化硅和氧化钙总重量的15-20％的碳酸钠和二氧化硅和氧化钙总重量的7-11％的聚乙二醇，然后加入1:13-17固化重量比的水，搅拌10～12分钟使其混合均匀；

2)升温至450-470K，保持此温度反应5-7小时，然后升温到800-900K后保持此温度反应3-5小时；待反应完成冷却后，从反应釜中取出合成物水洗、过滤、在110℃～120℃烘箱内烘干后备用。

本发明中的重芳烃树脂购自日本住友电木工业公司。

以下通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

该工业气动离合制动器用摩阻材料由以下重量份的原料组成：重芳烃树脂10份，经表面处理的硼纤维3.5份，经表面处理的短切玻璃纤维15份，硫酸钙晶须18份，多孔硅酸钙颗粒8份，碳化钨2.5份，氟化石墨3.5份，石榴石6份，粉末丁苯橡胶2.5份，摩擦粉3份，煅烧海绵活性焦炭4.5份，QPM强力泡沫铁粉3份，聚氨酯橡胶20份，硬脂酸锌0.5份。

制备方法：

1、称取原材料；

2、将聚氨酯橡胶预成型；

3、原材料混合搅拌8分钟；

4、将混合好的物料投入模具中一次性热压模塑成型，其热压温度为175℃，热压时间为40分钟，热压压力为60Mpa；热固化过程：升温至140℃时保温1小时，接着在0.5小时内升温至150℃保温2小时，然后自然冷却到室温；

5、对固化后的工业气动离合制动器用摩阻材料进行机加工即成。

实施例2

该工业气动离合制动器用摩阻材料由以下重量份的原料组成：重芳烃树脂12份，经表面处理的硼纤维4份，经表面处理的短切玻璃纤维12份，硫酸钙晶须12份，多孔硅酸钙颗粒9份，碳化钨4份，氟化石墨5份，石榴石8份，粉末丁苯橡胶3.5份，摩擦粉5份，煅烧海绵活性焦炭5份，QPM强力泡沫铁粉4.5份，聚氨酯橡胶16份，硬脂酸锌0.5份。

制备方法：

1、称取原材料；

2、将聚氨酯橡胶预成型；

3、各种原材料混合搅拌9分钟；

4、将混合好的物料投入模具中一次性热压模塑成型，其热压温度为180℃，热压时间为45分钟，热压压力为60Mpa；热固化过程：升温至145℃时保温1小时，接着在0.5小时内升温至155℃保温2小时，然后自然冷却到室温；

5、对固化后的工业气动离合制动器用摩阻材料进行机加工即成。

实施例3

该工业气动离合制动器用摩阻材料由以下重量份的原料组成：重芳烃树脂9份，经表面处理的硼纤维7份，经表面处理的短切玻璃纤维12份，硫酸钙晶须14份，多孔硅酸钙颗粒9份，碳化钨3.5份，氟化石墨7份，石榴石5份，粉末丁苯橡胶3份，摩擦粉3份，煅烧海绵活性焦炭4份，QPM强力泡沫铁粉3.5份，聚氨酯橡胶20份，硬脂酸锌0.5份。

制备方法：

1、称取原材料；

2、将聚氨酯橡胶预成型；

3、原材料混合搅拌10分钟；

4、将混合好的物料投入模具中一次性热压模塑成型，其热压温度为185℃，热压时间为50分钟，热压压力为60Mpa；热固化过程：升温至145℃时保温1小时，接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；然后自然冷却到室温；

5、对固化后的工业气动离合制动器用摩阻材料进行机加工即成。

上述加工方法获得的摩阻材料，经过对比检测，获得数据如下：

表中数据可知：摩擦系数明显优于对比产品(国内外同类产品)；而磨损率则显著小于对比产品(国内外同类产品)。

Claims (9)

1.一种工业气动离合制动器用摩阻材料，包含的原料及重量份为：

重芳烃树脂9～18份，经表面处理的硼纤维3～8份，经表面处理的短切玻璃纤维12～20份，硫酸钙晶须10～18份，多孔硅酸钙颗粒7～10份，碳化钨2～5份，氟化石墨3～9份，石榴石3～9份，粉末丁苯橡胶2～8份，摩擦粉3～7份，煅烧海绵活性焦炭4～8份，QPM强力泡沫铁粉3～5份，聚氨酯橡胶15～25份，硬脂酸锌0.5～1份。

2.根据权利要求1所述的工业气动离合制动器用摩阻材料，其特征在于：该摩阻材料中包含的原料及重量份为：

重芳烃树脂9～12份，经表面处理的硼纤维3.5～7份，经表面处理的短切玻璃纤维12～15份，硫酸钙晶须12～18份，多孔硅酸钙颗粒8～9份，碳化钨2.5～4份，氟化石墨3.5～7份，石榴石5～8份，粉末丁苯橡胶2.5～3.5份，摩擦粉3～5份，煅烧海绵活性焦炭4～5份，QPM强力泡沫铁粉3～4.5份，聚氨酯橡胶16～20份，硬脂酸锌0.5份。

3.根据权利要求1或2所述的工业气动离合制动器用摩阻材料，其特征在于：所述经表面处理的硼纤维，是将硼纤维投入钛酸酯偶联剂溶液中，浸渍30～40分钟后取出洗净，在80℃真空烘箱内干燥80分钟即可；纤维直径30～50μm，长度100～200μm；所述钛酸酯偶联剂溶液含有质量百分比分别为60％的钛酸酯偶联剂和1％的高锰酸钾氧化剂，其余为水。

4.根据权利要求3所述的工业气动离合制动器用摩阻材料，其特征在于：所述经表面处理的短切玻璃纤维，是将短切玻璃纤维投入硅烷偶联剂溶液中，浸渍20～30分钟后，再将短切玻璃纤维取出放到烘箱内，在150℃～160℃的温度下烘干即可；纤维直径20～35um,长度3～5mm，所述硅烷偶联剂溶液中硅烷含量20％、醇含量72％，其余为水。

5.根据权利要求4所述的工业气动离合制动器用摩阻材料，其特征在于：所述的硫酸钙晶须直径1～4μm，长度50～200μm，长径比：40～80。

6.根据权利要求5所述的工业气动离合制动器用摩阻材料，其特征在于：所述重芳烃树脂、碳化钨、石榴石、粉末丁苯橡胶、硬脂酸锌的粒度均≥350目。

7.根据权利要求6所述的工业气动离合制动器用摩阻材料，其特征在于：所述多孔硅酸钙颗粒、氟化石墨、摩擦粉、煅烧海绵活性焦炭、QPM强力泡沫铁粉均为40～60目。

8.权利要求1所述的工业气动离合制动器用摩阻材料的制备方法，按照以下步骤进行：

1)按配方称取各种原料备用；

2)将聚氨酯橡胶在橡胶成型机内预成形；

3)将除聚氨酯橡胶、经表面处理的硼纤维、经表面处理的短切玻璃纤维外的其它原料投入高速混料机内，混拌6～7分钟；再投入经表面处理的硼纤维、经表面处理的短切玻璃纤维，混拌2～3分钟后取出混合物；

4)模压成型：将40-60％重量的混合物投入到模具型腔中，再投入预成形后的聚氨酯橡胶，之后放入金属骨架放入预成形的聚氨酯橡胶，然后再将剩余部分混合物投入后，一次性热压模塑成型，其热压温度为170℃+15℃，热压压力为60Mpa±0.5Mpa；热压固化时间为40～45分钟，热压固化初始阶段2分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气4次，之后再保压固化到规定时间；

5)热固化：将模压成型产品，放入专用工装夹具固定夹紧，夹紧压力10Mpa±1Mpa，再投入烘箱内，先设定140-145℃时保温1±0.1小时，接着在0.5小时内升温至150-160℃保温2±0.2小时，然后自然冷却到室温；

6)机加工：对固化后的工业气动离合制动器用摩阻材料进行机加工即成。

9.根据权利要求8所述的工业气动离合制动器用摩阻材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)模压成型时，需预先在预热过的模具型腔内涂脱模剂。