專利名稱：：纖維狀坡縷石的改性方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及纖維狀坡縷石的改性方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用，屬于摩擦制動材料
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：隨著汽車、火車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具向大功率、高速、重載方向發(fā)展，對其舒適度和安全性要求不斷提高，相應(yīng)對摩擦制動材料的性能也提出了更加苛刻的要求。在傳統(tǒng)的摩擦材料制造技術(shù)中，石棉是摩擦材料的主要增強(qiáng)成分，但石棉已被公認(rèn)是致癌物質(zhì)，對人體的危害極大，并且石棉粉塵還對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，研制開發(fā)無石棉摩擦材料成為當(dāng)前摩擦材料的重要發(fā)展趨勢。從無石棉摩擦材料的組成成分角度來進(jìn)行劃分，摩擦材料可分為有機(jī)型和無機(jī)型兩大類。目前研究和使用較多的是有機(jī)型摩擦材料，無石棉有機(jī)型摩擦材料按所含纖維的種類和數(shù)量可劃分為天然及合成無石棉纖維材料、混雜纖維增強(qiáng)摩擦材料、無纖維摩擦材料?；祀s纖維是綜合考慮各種纖維的物理化學(xué)特性，利用纖維之間的混雜機(jī)理，使其性能達(dá)到石棉在摩擦材料中的增強(qiáng)效果。研究表明，現(xiàn)有任何單一纖維的綜合性能都無法和石棉相比，因此混雜纖維增強(qiáng)摩擦材料是當(dāng)今無石棉有機(jī)型摩擦材料研究的重要方向。美國Engelhard公司于1983年2月8日獲得授權(quán)的US4，373，037號美國專利公開了一種含有綠坡縷石(坡縷石)粘土并和鋼纖維或其他非石棉纖維組成的無石棉摩擦材料，其組分中也包括常規(guī)的填充物、潤滑劑和磨損改良劑等。該專利公開的無石棉摩擦材料存在的問題是在該摩擦材料中鋼纖維的重量比范圍為10%50%，含量過高，因?yàn)殇摾w維代替石棉纖維作為摩擦材料的增強(qiáng)纖維存在著價格昂貴，比重大、硬度高，容易損傷對偶件的缺點(diǎn)，并且該專利雖然是第一次提出將坡縷石作為摩擦材料中的增強(qiáng)纖維，但采用綠坡縷石(坡縷石)作為增強(qiáng)纖維必須對其進(jìn)行嚴(yán)格的高溫?zé)崽幚?，使綠坡縷石的吸附水的重量比低于5%，在此基礎(chǔ)上碳酸鹽中C02的重量比不超過5。/。，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝煩瑣。中國專利CN02119506.6公開了一種采用海泡石纖維、植物纖維代替石棉的無石棉摩擦材料，但該無石棉摩擦材料中使用的植物纖維高溫摩擦?xí)r容易發(fā)生炭化，影響摩擦材料性能。中國專利CN97112643.7公開了一種采用毛發(fā)纖維和鋼纖維作為增強(qiáng)纖維的無石棉摩擦材料，從公開文件中提供的數(shù)據(jù)來看存在沖擊強(qiáng)度不夠理想，而且存在摩擦系數(shù)不夠穩(wěn)定的缺點(diǎn)。本申請人已向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請的發(fā)明專利(申請?zhí)枮?00610200405.5)提供了纖維狀坡縷石在制備制動器襯片材料中的應(yīng)用及其產(chǎn)品和制法。經(jīng)過進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，申請人發(fā)現(xiàn)將纖維狀坡縷石改性后所制備的增強(qiáng)摩擦材料性能更好。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種纖維狀坡縷石的改性方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用改性后的纖維狀坡縷石作為增強(qiáng)纖維，用干法熱壓成形工藝制得的增強(qiáng)摩擦材料密度小、重量輕、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率小、硬度適中、價格較低。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的纖維狀坡縷石的改性方法為用無水乙醇將纖維狀坡縷石重量26%的鋁鋯偶聯(lián)劑稀釋成無水乙醇鋁鋯偶聯(lián)劑=3:l的溶液，將稀釋液均勻噴灑到纖維狀坡縷石樣品中，在水浴鍋中75。C加熱攪拌20分鐘，再在室溫下緩慢晾干1.5小時，即得改性纖維狀坡縷石。所述纖維狀坡縷石樣品的粒度為40目；鋁鋯偶聯(lián)劑的最佳用量為纖維狀坡縷石重量的6%。所述纖維狀坡縷石樣品的制備過程為將原礦坡縷石進(jìn)行水洗，除去雜質(zhì)和殘?jiān)稍锖?，再用振動磨礦機(jī)粉碎l3min，最后用標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩分級，即得40目纖維狀坡縷石樣品。如上所述纖維狀坡縷石的改性方法改性得到的改性纖維狀坡縷石。上述改性纖維狀坡縷石在制備增強(qiáng)摩擦材料中的應(yīng)用。改性纖維狀坡縷石在增強(qiáng)摩擦材料中的重量百分比為585%。具體的說，將2555%重量的改性纖維狀坡縷石、1320%重量的粘接劑、2045%重量的填料和余量的其它增強(qiáng)纖維制成增強(qiáng)摩擦材料。更具體的說，采用干法熱壓成形工藝，按以下四個步驟制備增強(qiáng)摩擦材料(1)原材料的預(yù)處理將其它增強(qiáng)纖維和填料放置在12(TC烘箱內(nèi)烘1小時，粘接劑放置在607(TC烘箱內(nèi)烘0.5小時；(2)混料先將改性纖維狀坡縷石放進(jìn)攪拌機(jī)中在1250r/min下攪拌34min，然后加入其它增強(qiáng)纖維和填料、粘接劑在800r/min下攪拌5min，使其分散、混勻；(3)熱壓混合后的原料放入模具中，在溫度160士5。C、壓力25士3MPa、保溫保壓時間60s/mm的條件下進(jìn)行熱壓，熱壓的開始階段每隔10s打開模腔排氣35次；(4)熱處理在2010(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在10012(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在120140。C溫度段，等速升溫40min，保溫140min;在140170。C溫度段，等速升溫30min，保溫4h。以上所述的粘接劑為改性酚醛樹脂，如丁腈改性酚醛樹脂、腰果殼油改性酚醛樹脂或硼改性酚醛樹脂；所述的填料選自蛭石、鉀長石、重晶石、云母、藍(lán)晶石、氧化鋁、鉻鐵礦粉、鱗片狀石墨等中的一種或多種；所述的其它增強(qiáng)纖維選自鋼纖維、銅纖維、芳綸纖維、針狀硅灰石等中的一種或多種。申請人通過對鋁鋯偶聯(lián)劑改性坡縷石粉體以及鋁鋯偶聯(lián)劑和丁晴改性酚醛樹脂的生成物進(jìn)行紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，鋁鋯偶聯(lián)劑和坡縷石粉體與丁晴改性酚醛樹脂發(fā)生了較為強(qiáng)烈的化學(xué)鍵合，說明鋁鋯偶聯(lián)劑較好地改善了酚醛樹脂和坡縷石纖維的界面粘接狀況，起到了很好的"橋"界面結(jié)合作用，從而使摩擦材料的耐磨性和熱衰退性得到較為顯著的改善。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用鋁鋯偶聯(lián)劑對纖維狀坡縷石進(jìn)行改性，然后用改性纖維狀坡縷石作為增強(qiáng)纖維制備增強(qiáng)摩擦材料，所得摩擦材料密度小、重量輕、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率小、硬度適中、價格較低，而且其耐磨性和熱衰退性有顯著改善。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例l:纖維狀坡縷石的改性將原礦坡縷石進(jìn)行水洗，除去雜質(zhì)和殘?jiān)稍锖?，再用振動磨礦機(jī)粉碎l3min，最后用標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩分級，得40目纖維狀坡縷石樣品。用無水乙醇將纖維狀坡縷石重量6%的鋁鋯偶聯(lián)劑稀釋成無水乙醇鋁鋯偶聯(lián)劑=3:l的溶液，將鋁鋯偶聯(lián)劑稀釋液均勻噴灑到纖維狀坡縷石樣品中，在水浴鍋中75。C加熱攪拌20分鐘，再在室溫下緩慢晾干1.5小時，即得改性纖維狀坡縷石。本發(fā)明的實(shí)施例2:增強(qiáng)摩擦材料的組成配比(重量比)改性纖維狀坡縷石85%、丁腈改性酚醛樹脂15%摩擦材料的制備工藝(1)原材料的預(yù)處理將丁腈改性酚醛樹脂放置在607(TC烘箱內(nèi)烘O.5小時；(2)混料先將改性纖維狀坡縷石放進(jìn)攪拌機(jī)中在1250r/min下攪拌34min，然后加入丁腈改性酚醛樹脂在800r/min下攪拌5min，使其分散、混勻；(3)熱壓混合后的原料放入模具中，在溫度160士5。C、壓力25士3MPa、保溫保壓時間60s/mm的條件下進(jìn)行熱壓，熱壓的開始階段每隔10s打開模腔排氣35次；(4)熱處理在2010(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在10012(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在120140。C溫度段，等速升溫40min，保溫140min;在140170。C溫度段，等速升溫30min，保溫4h。本發(fā)明的實(shí)施例3:增強(qiáng)摩擦材料的組成配比(重量比)改性纖維狀坡縷石55%、丁腈改性酚醛樹脂15%、蛭石15%、鉀長石15%摩擦材料的制備工藝(1)原材料的預(yù)處理將蛭石和鉀長石放置在12(TC烘箱內(nèi)烘1小時，丁腈改性酚醛樹脂放置在607(TC烘箱內(nèi)烘0.5小時；(2)混料先將改性纖維狀坡縷石放進(jìn)攪拌機(jī)中在1250r/min下攪拌34min，然后加入蛭石、鉀長石和丁腈改性酚醛樹脂在800r/min下攪拌5min，使其分散、混勻；(3)熱壓混合后的原料放入模具中，在溫度160士5。C、壓力25士3MPa、保溫保壓時間60s/mm的條件下進(jìn)行熱壓，熱壓的開始階段每隔10s打開模腔排氣35次；(4)熱處理在2010(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在10012(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在120140。C溫度段，等速升溫40min，保溫140min;在140170。C溫度段，等速升溫30min，保溫4h。本發(fā)明的實(shí)施例4:增強(qiáng)摩擦材料的組成配比(重量比)改性纖維狀坡縷石25%、針狀硅灰石10%、丁腈改性酚醛樹脂20%、蛭石20%、鉀長石15%、藍(lán)晶石10%摩擦材料的制備工藝(1)原材料的預(yù)處理將針狀硅灰石、蛭石、鉀長石和藍(lán)晶石放置在12(TC烘箱內(nèi)烘1小時，丁腈改性酚醛樹脂放置在607(TC烘箱內(nèi)烘0.5小時；(2)混料先將改性纖維狀坡縷石放進(jìn)攪拌機(jī)中在1250r/min下攪拌34min，然后加入針狀硅灰石、蛭石、鉀長石、藍(lán)晶石和丁腈改性酚醛樹脂在800r/min下攪拌5min，使其分散、混勻；(3)熱壓混合后的原料放入模具中，在溫度160士5。C、壓力25士3MPa、保溫保壓時間60s/mm的條件下進(jìn)行熱壓，熱壓的開始階段每隔10s打開模腔排氣35次；(4)熱處理在2010(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在10012(TC溫度段，等速升溫lh，保溫lh;在120140。C溫度段，等速升溫40min，保溫140min;在140170。C溫度段，等速升溫30min，保溫4h。發(fā)明人參照GB5763-1998規(guī)定，采用GB5763-1998《汽車用制動器襯片》中規(guī)定的測試方法，對實(shí)施例2、實(shí)施例3所制備的摩擦材料與對照組摩擦材料的摩擦磨損性能采用咸陽新益摩擦密封材料設(shè)備研究所生產(chǎn)的XD-MSM型定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試。其摩擦磨損性能結(jié)果見表1所示。表l摩擦磨損性能表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注對照組摩擦材料的組成配比(重量比)為纖維狀坡縷石85%、丁腈改性酚醛樹脂15%由表l中的檢測結(jié)果可見，本發(fā)明改性纖維狀坡縷石所制備的摩擦材料較沒有改性的纖維狀坡縷石制備的增強(qiáng)摩擦材料的耐磨性、熱衰退性等性能指標(biāo)均有顯著性改善，是一種更好的石棉礦物纖維替代品。權(quán)利要求1.一種纖維狀坡縷石的改性方法，其特征在于用無水乙醇將纖維狀坡縷石重量2～6％的鋁鋯偶聯(lián)劑稀釋成無水乙醇∶鋁鋯偶聯(lián)劑＝3∶1的溶液，將稀釋液均勻噴灑到纖維狀坡縷石樣品中，在水浴鍋中75℃加熱攪拌20分鐘，再在室溫下緩慢晾干1.5小時，即得改性纖維狀坡縷石。全文摘要本發(fā)明公開了纖維狀坡縷石的改性方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用，用無水乙醇將纖維狀坡縷石重量2～6％的鋁鋯偶聯(lián)劑稀釋成無水乙醇∶鋁鋯偶聯(lián)劑＝3∶1的溶液，將稀釋液均勻噴灑到纖維狀坡縷石樣品中，在水浴鍋中75℃加熱攪拌20分鐘，再在室溫下緩慢晾干1.5小時，即得改性纖維狀坡縷石。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用鋁鋯偶聯(lián)劑對纖維狀坡縷石進(jìn)行改性，然后用改性纖維狀坡縷石作為增強(qiáng)纖維制備增強(qiáng)摩擦材料，所得摩擦材料密度小、重量輕、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率小、硬度適中、價格較低，而且其耐磨性和熱衰退性有顯著改善。文檔編號C03C25/12GK101148330SQ20071020159公開日2008年3月26日申請日期2007年9月6日優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日發(fā)明者林何,閆建偉,陳永成申請人:貴州大學(xué)