樹(shù)脂電刷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電刷及其制備方法,尤其涉及一種樹(shù)脂電刷及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電位器產(chǎn)品,尤其涉及航空航天、武器裝備等對(duì)專用的有機(jī)實(shí)心電位器、玻璃釉電位器有著非常嚴(yán)格的技術(shù)要求,調(diào)整電位器的輸出電壓信號(hào)必須非常準(zhǔn)確可靠,其技術(shù)要求和電位器的電刷緊密相關(guān),所以電位器對(duì)電刷的要求必須同時(shí)滿足外觀尺寸、電阻、抗磨系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、平滑系數(shù)、碰撞和震動(dòng)等多項(xiàng)指標(biāo)的要求。由于指標(biāo)當(dāng)中相互影響很大,多項(xiàng)指標(biāo)要同時(shí)達(dá)到要求非常困難,比如說(shuō)電刷本身電阻越小越好,但是電阻小了,強(qiáng)度就受影響變低了。電刷材料的品種、配比、顆粒度大小、加工過(guò)程中的分散均勻性和加工過(guò)程中的方法等均對(duì)技術(shù)指標(biāo)有著影響,解決問(wèn)題的關(guān)鍵就是能夠解決同時(shí)滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求的方案:即材料的優(yōu)選,配方比的優(yōu)選和工藝過(guò)程的優(yōu)選等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種樹(shù)脂電刷及其制備方法,使用有機(jī)絕緣材料做粘合劑,選用的是熱固性的酚醛樹(shù)脂,而且使用苯胺型的,它是線性大分子結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)高溫處理后可形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而變成不溶不熔,這種材料有優(yōu)良的電氣性能和耐溫性,高強(qiáng)度等。在電刷中,用這種材料形成的骨架中可以填充各種需要的無(wú)機(jī)絕緣材料或?qū)щ姴牧线M(jìn)去,就可以改變電刷的各種性能,極大地提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種樹(shù)脂電刷,由有機(jī)絕緣材料酚醛樹(shù)脂作為粘合劑,配以無(wú)機(jī)絕緣材料和導(dǎo)電材料制成,所述酚醛樹(shù)脂重量份比為30-40,所述無(wú)機(jī)絕緣材料重量份比為5-20,所述導(dǎo)電材料重量份比為40-65。
[0006]作為優(yōu)選,所述酚醛樹(shù)脂選用的是熱固性和苯胺型的線性大分子結(jié)構(gòu)樹(shù)脂,經(jīng)過(guò)高溫處理后可形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0007]作為優(yōu)選,所述無(wú)機(jī)絕緣材料為三氧化二鋁、二氧化硅和硬質(zhì)碳酸鎂的混合物。
[0008]作為優(yōu)選,所述導(dǎo)電材料為石墨和超導(dǎo)炭黑的混合物。
[0009]一種樹(shù)脂電刷的制備方法,包括以下步驟:
[0010]步驟一:將苯胺改型的大分子酚醛樹(shù)脂加工成細(xì)面,顆粒多500目;
[0011]步驟二:將酚醛樹(shù)脂和無(wú)機(jī)絕緣材料、導(dǎo)電材料按比例充分干混均勻;
[0012]步驟三:按重量比1:1加入適量有機(jī)溶劑進(jìn)行濕混兩小時(shí),變成半固體狀態(tài);
[0013]步驟四:放入研磨機(jī)中進(jìn)行研磨,顆粒度< 5 μ ;
[0014]步驟五:將研磨好的半固體狀態(tài)的料放入輥軋機(jī)中輥軋;
[0015]步驟六:將輥軋好的料在破碎機(jī)上加工成顆粒,再在分選篩機(jī)進(jìn)行分選,分選出的顆粒在60-150目之間;
[0016]步驟七:將分選的顆粒在自動(dòng)壓機(jī)上壓制成電刷樣品,高溫烘烤后測(cè)出收縮系數(shù),按收縮系數(shù)設(shè)計(jì)模具,加工產(chǎn)品。
[0017]作為優(yōu)選,步驟三中的有機(jī)溶劑為丙酮。
[0018]作為優(yōu)選,步驟五中的輥軋機(jī)滾筒要加熱到80°C,使其溶劑充分揮發(fā)掉。
[0019]作為優(yōu)選,:步驟七中高溫烘烤溫度為200±5°C,時(shí)間為2小時(shí)。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021 ] 通過(guò)電刷材料的品種、配比、顆粒度大小、加工過(guò)程中的分散均勻性和加工過(guò)程中的方法等技術(shù)方案的實(shí)施,解決了電位器對(duì)電刷的要求必須同時(shí)滿足外觀尺寸、電阻、抗磨系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、平滑系數(shù)、碰撞和震動(dòng)等多項(xiàng)指標(biāo)的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0023]目前電位器產(chǎn)品,尤其涉及航空航天,武器裝備等專用裝備的電位器對(duì)電刷的要求非常高,要同時(shí)滿足以下多項(xiàng)指標(biāo)要求:
[0024]1.電刷外觀尺寸必須要求符合圖紙的要求,主要尺寸公差< 5絲以下;
[0025]2.電刷本身的電阻彡4Ω ;
[0026]3.電刷在電位器導(dǎo)電軌上旋轉(zhuǎn)10000周,其抗磨系數(shù)AR彡-10+5% (R為總電阻);
[0027]4.電刷的抗壓強(qiáng)度要彡133N不能破裂;
[0028]5.電刷在導(dǎo)電軌上調(diào)整電壓信號(hào)時(shí),要連續(xù)不斷有突跳,平滑系數(shù);
[0029]6.碰撞,電刷裝入電位中經(jīng)390m/s24000次AR彡1% R ;
[0030]7.震動(dòng)(10—2000)HZ,0.75mm6h,AR 彡 1% R。
[0031]對(duì)電刷來(lái)說(shuō)要同時(shí)達(dá)到以上多項(xiàng)指標(biāo)的要求非常難,尤其涉及到軍用電位器專用電刷,生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品必須同時(shí)滿足上述七項(xiàng)技術(shù)要求。在配方工藝過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)之間有著相互影響,如果簡(jiǎn)單的想把某一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提高,可能就會(huì)造成另一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的下降,比如說(shuō)電刷本身電阻越小越好,但是電阻小了,強(qiáng)度就受影響而變低了,指標(biāo)當(dāng)中相互影響很大,多年來(lái)始終未能找到同時(shí)解決這一難題的好的技術(shù)方案,目前所使用的電刷很難同時(shí)滿足七項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格挑選使用,100個(gè)產(chǎn)品當(dāng)中只能挑選出幾個(gè),這就大大降低了產(chǎn)品的可靠性要求,這是目前技術(shù)上的難點(diǎn)。
[0032]為了解決電位器產(chǎn)品對(duì)電刷的要求要同時(shí)滿足七項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn),極大地提高產(chǎn)品的可靠性,解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題就是能找到同時(shí)滿足七項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求的方案:即材料的優(yōu)選,配方比的優(yōu)選,工藝過(guò)程優(yōu)選等等,這才是解決問(wèn)題的出路。
[0033]本發(fā)明設(shè)計(jì)的配方和工藝同時(shí)能滿足七項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求,電刷不需要經(jīng)過(guò)反復(fù)挑選。首先選用有機(jī)絕緣材料做粘合劑,選用的是熱固性的酚醛樹(shù)脂,而且使用苯胺型的,它是線性大分子結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)高溫處理后可形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而變成不溶不熔的材料,這種材料有優(yōu)良的電氣性能和耐溫性,高強(qiáng)度等。
[0034]在電刷中,用這種材料形成的骨架中可以填充各種需要的無(wú)機(jī)絕緣材料或?qū)щ姴牧线M(jìn)去,就可以改變電刷的各種性能。比如填料中選擇乙炔黑,石墨,超導(dǎo)炭黑等就改變了電阻大?。惶盍现羞x擇了 AL2O3,,S12,白炭黑等就能改變其抗磨系數(shù)等等。這些材料的品種、配比、顆粒度大小、加工過(guò)程中的分散的均勻性和加工過(guò)程中的方法等,均對(duì)技術(shù)指標(biāo)有影響。
[0035]經(jīng)過(guò)優(yōu)選試驗(yàn),選定了以下成熟的電刷配方和加工工藝:
[0036]首先將苯胺改性的大分子的酚醛樹(shù)脂(重量份比為30-40),加工成細(xì)面(多500目),然后再和無(wú)機(jī)絕緣材料包括三氧化二鋁、二氧化硅和硬質(zhì)碳酸鎂的混合物(重量份比為5-20),以及導(dǎo)電材料包括石墨和超導(dǎo)炭黑的混合物(重量份比為40-65)按比例放入密閉的高速混料機(jī)中,使各種材料在密閉的容器空間內(nèi)飛起來(lái)進(jìn)行充分的混合均勻。
[0037]然后將干混均勻的料放入混料機(jī),按重量比1:1加入有機(jī)溶劑(例如丙酮)進(jìn)行濕混兩小時(shí),變成半固體狀態(tài),再放入研磨機(jī)中研磨15遍后取出,顆粒度< 5 μ ;
[0038]將研磨好的半固體狀態(tài)的料放入輥軋機(jī)中輥軋,滾筒要加熱到80度左右,輥軋15遍左右后,使其溶劑充分揮發(fā)掉。
[0039]將輥軋好的料在破碎機(jī)上加工成顆粒,再在分選篩機(jī)上分選出60-150目之間的顆粒備用。然后將料在自動(dòng)壓機(jī)上壓制成電刷樣品,烘烤后測(cè)出收縮系數(shù),按收縮系數(shù)設(shè)計(jì)出模具,再出正式產(chǎn)品,產(chǎn)品要在高溫下充分烘烤,溫度可設(shè)定在200±5°C,時(shí)間為2小時(shí),使其中的高分子材料結(jié)成完整的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其電刷就變成不溶不熔低電阻高強(qiáng)度的產(chǎn)品,模擬真實(shí)使用狀態(tài)下檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種樹(shù)脂電刷,由有機(jī)絕緣材料酚醛樹(shù)脂作為粘合劑,配以無(wú)機(jī)絕緣材料和導(dǎo)電材料制成,所述酚醛樹(shù)脂重量份比為30-40,所述無(wú)機(jī)絕緣材料重量份比為5-20,所述導(dǎo)電材料重量份比為40-65。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂電刷,其特征在于:所述酚醛樹(shù)脂選用的是熱固性和苯胺型的線性大分子結(jié)構(gòu)樹(shù)脂,經(jīng)過(guò)高溫處理后可形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂電刷,其特征在于:所述無(wú)機(jī)絕緣材料為三氧化二鋁、二氧化硅和硬質(zhì)碳酸鎂的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹(shù)脂電刷,其特征在于:所述導(dǎo)電材料為石墨和超導(dǎo)炭黑的混合物。
5.一種樹(shù)脂電刷的制備方法,包括以下步驟: 步驟一:將苯胺改型的大分子酚醛樹(shù)脂加工成細(xì)面,顆粒多500目; 步驟二:將酚醛樹(shù)脂和無(wú)機(jī)絕緣材料、導(dǎo)電材料按比例充分干混均勻; 步驟三:按重量比1:1加入有機(jī)溶劑進(jìn)行濕混兩小時(shí),變成半固體狀態(tài); 步驟四:放入研磨機(jī)中進(jìn)行研磨,顆粒度< 5 μ ; 步驟五:將研磨好的半固體狀態(tài)的料放入輥軋機(jī)中輥軋; 步驟六:將輥軋好的料在破碎機(jī)上加工成顆粒,再在分選篩機(jī)進(jìn)行分選,分選出的顆粒在60-150目之間; 步驟七:將分選的顆粒在自動(dòng)壓機(jī)上壓制成電刷樣品,高溫烘烤后測(cè)出收縮系數(shù),按收縮系數(shù)設(shè)計(jì)模具,加工產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種樹(shù)脂電刷的制備方法,其特征在于:步驟三中的有機(jī)溶劑為丙酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種樹(shù)脂電刷的制備方法,其特征在于:步驟五中的輥軋機(jī)滾筒要加熱到80°C,使其溶劑充分揮發(fā)掉。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種樹(shù)脂電刷的制備方法,其特征在于:步驟七中高溫烘烤溫度為200 ± 5 °C,時(shí)間為2小時(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種樹(shù)脂電刷及其制備方法,由有機(jī)絕緣材料酚醛樹(shù)脂作為粘合劑,配以無(wú)機(jī)絕緣材料和導(dǎo)電材料制成,所述酚醛樹(shù)脂重量份比為30-40,所述無(wú)機(jī)絕緣材料重量份比為5-20,所述導(dǎo)電材料重量份比為40-65,所述酚醛樹(shù)脂選用的是熱固性和苯胺型的線性大分子結(jié)構(gòu)樹(shù)脂,經(jīng)過(guò)高溫處理后可形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明同時(shí)公布了一種樹(shù)脂電刷的制備方法,通過(guò)電刷材料的品種、配比、顆粒度大小、加工過(guò)程中的分散均勻性和加工過(guò)程中的方法等技術(shù)方案的實(shí)施,解決了電位器對(duì)電刷的要求必須同時(shí)滿足外觀尺寸、電阻、抗磨系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、平滑系數(shù)、碰撞和震動(dòng)等多項(xiàng)指標(biāo)的要求,提高了產(chǎn)品的可靠性。
【IPC分類】H01C17-00, H01C10-00, H01C1-14
【公開(kāi)號(hào)】CN104715872
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510051371
【發(fā)明人】劉趁明
【申請(qǐng)人】石家莊衡澤新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日