[發明專利]一種高性能耐磨酚醛基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710820092.1
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN109486095A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 李篤信;胡茜;趙瓊暉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08L77/02;C08K9/06;C08K3/30;C08K3/04
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本發明公開了一種可用于托輥、凸輪等的高性能耐磨酚醛基復合材料及其制備方法，該復合材料的組分和配方比如下：酚醛樹脂：80?92%，改性聚酰胺6:1?3%，摩擦性能調節劑:1?4%，固化劑:其含量約為酚醛樹脂重量的8%。該復合材料具有制作工藝簡單、耐磨損、耐沖擊、抗腐蝕、抗靜電、抗老化、阻燃、質量輕、成本低等優點。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，涉及一種用于制造托輥和凸輪等耐磨部件的高性能耐磨酚醛基復合材料及其制備方法。

背景技術

聚合物基摩擦材料因其具有重量輕、耐化學腐蝕等特點，已廣泛應用于各工業領域。酚醛樹脂具有優良的耐熱耐磨性、獨特的抗燒蝕性、良好的阻燃性以及好的尺寸穩定性，是一類應用廣泛的聚合物基摩擦材料。但酚醛樹脂脆性較大、干摩擦時摩擦系數較高、不足以應付高速摩擦等缺點，使其應用仍受到一定的限制。因此努力尋找新的改性方法，開發具有良好沖擊性能以及低摩擦系數的酚醛樹脂，拓寬酚醛樹脂的應用領域，已成為酚醛樹脂改性的重點。

本發明以甲階酚醛為原料，采用羥甲基改性PA6增韌、二硫化鉬和石墨為摩擦性能調節劑制備高性能耐磨酚醛基復合材料。

發明內容

本發明的目的在于，通過增韌、減磨改性獲得高性能耐磨酚醛基復合材料，以拓寬酚醛樹脂的應用。

為了達到上述目的，本發明的醛基復合材料的組成包括：酚醛樹脂：80-92%（重量），改性聚酰胺6：1-3%（重量），摩擦性能調節劑：1-4%（重量），固化劑：其含量約為酚醛樹脂重量的8%。所述的酚醛樹脂為熱固性酚醛樹脂，以甲階酚醛固化得到；所述改性聚酰胺6為羥甲基改性PA6；所述的摩擦性能調節劑為二硫化鉬、石墨；所述的固化劑為磷酸、對甲苯磺酸，并以復配的方式使用。

本發明的另一個目的在于提供一種高性能耐磨酚醛基復合材料的制備方法。本發明方法包括：

1) PA6改性：將聚酰胺6溶解在甲酸中，再加入甲醛在96℃的水浴鍋中反應12小時，反應完畢后冷卻至室溫，緩慢加入氨水析出，蒸餾水洗3次后60℃干燥24小時，即得到羥甲基改性的聚酰胺6。

2)酚醛基復合材料的制備：按復合材料的組分和配比要求稱取基體材料、填料和固化劑，所述的基體材料為甲階酚醛，所述的填料為羥甲基改性的聚酰胺6和摩擦性能調節劑的總和，將基體材料和填料通過機械攪拌機混合2-2.5小時，混合均勻后，加入固化劑，攪拌均勻倒入模具中，在65-75℃的真空干燥箱中固化3-4小時即可制成成品。

本發明選用羥甲基改性PA6增韌酚醛樹脂作為基體材料，酚醛樹脂是苯酚和甲醛縮聚得到的熱固性高分子，具有卓越的粘附性、優良的耐熱耐磨性、獨特的抗燒蝕性、良好的阻燃性以及好的尺寸穩定性。羥甲基改性PA6具有良好的耐磨性、韌性好、機械強度高、價格相對便宜、易于成型。羥甲基改性PA6能與酚醛樹脂中的羥基發生反應，增強兩者間的結合力，加強對酚醛樹脂的增韌效果。而且羥甲基改性的PA6具有好的耐磨性和自潤滑性，也能改性酚醛樹脂的摩擦性能。

為了進一步改善復合材料的摩擦磨損性能，本發明采取對基體加入固體潤滑劑以滿足應用要求。固體潤滑劑填料之所以具有抗磨減摩作用是因為在摩擦過程中接觸界面上形成了低剪切強度的轉移膜。研究表明，單一的固體潤滑劑對PA6摩擦磨損性能的提升效果能達到作為常用耐磨材料的要求，提高復合材料的耐摩擦磨損性能。為了改善固體潤滑劑和酚醛基體的界面結合，提升固體潤滑劑的作用，采用KH550并通過超聲分散對固體潤滑劑進行表面改性。