[发明专利]无机-有机复合摩擦材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机-有机复合摩擦材料及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

随着高新技术的不断发展,工程机械、设备及构件的工作条件变得日益苛刻,一般的材料没有足够的机械强度与耐磨性,在受到长时间振动冲击与机械摩擦作用后,会很快磨损,乃至失效。

而随着科学技术的发展，对于摩擦材料的需求也呈现出多元化，目前使用的摩擦材料主要有三类：树脂基、金属基、陶瓷基。有机树脂基摩擦材料被广泛使用在防腐和耐磨涂层，有机树脂基摩擦材料中基体是有机高分子，材料弹性模量较小，耐高低温性能较差，所以在较高的环境温度或者摩擦生热后，摩擦材料会软化、变形，低温下材料变脆，易发生大面积损伤，材料性能也会发生较大的变化。同时，老化问题也制约着其使用寿命。

耐磨陶瓷涂层则由于兼有良好的抗腐蚀作用与优异的机械耐磨性能,已成功地应用于复杂的动态工作环境中,但是耐磨陶瓷涂层对摩擦对偶面的磨损伤害相对较大，而且耐磨陶瓷涂层的制备工艺相对复杂、成本高，如可制备耐磨陶瓷涂层的方法有热喷涂、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等。

金属基摩擦材料虽然具有较高的力学性能和耐高温性能，但是其耐磨性则不能满足要求，摩擦噪音也较大。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种具有优良的耐磨性、耐高低温性能和力学性能的无机-有机复合摩擦材料及其制备方法。

一种无机-有机复合摩擦材料，其特征在于：由以下成分按以下质量百分比组成：基料：胶体氧化铝或硅酸盐溶液或磷酸盐溶液，固体含量为40wt%～95wt%；固化剂：根据基料和固化剂的化学反应摩尔比确定其含量，范围为0wt%～40wt%;主要功能填料：有机高分子，含量为5wt%～40wt%；其他填料：0wt%～1wt%偶联剂、0wt%～10wt%增强纤维、0wt%～10wt%减摩剂。

根据权利要求1所述的无机-有机复合摩擦材料，其特征在于：

上述无机-有机复合摩擦材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、将下列原料按质量比例混合，搅拌均匀：基料：胶体氧化铝或硅酸盐溶液或磷酸盐溶液，固体含量为40wt%～95wt%；固化剂：0wt%～30wt%;主要功能填料：有机高分子，含量为5wt%～40wt%；其他填料：0wt%～1wt%偶联剂、0wt%～10wt%增强纤维、0wt%～10wt%减摩剂；步骤二、将配好的材料浇铸在模具内，或者涂覆在表面； 步骤三、室温下陈化，加热脱水，然后保温固化、热处理。

第一种：一种氧化铝类复合摩擦材料一般以胶体氧化铝为基料,无需固化剂，直接加入填料配制而成。其质量百分比为：胶体氧化铝60wt%～95wt%，主要功能填料：有机高分子，含量为5wt%～40wt%；其他填料：0wt%～1wt%偶联剂、0wt%～10wt%增强纤维、0wt%～10wt%减摩剂。

上述氧化铝类复合摩擦材料的制备方法包括以下过程：（1）、将组成成分的原料按质量比例混合，搅拌均匀；（2）、将配好的材料浇铸在模具内，或者涂覆在表面； （3）、根据基料和固化剂的类型以及材料厚度不同，室温下陈化8～20小时，在80～100℃加热脱水1～2小时，然后在120～200℃保温固化2～4小时，再根据所填充高分子材料的种类不同，高于其熔点10～30℃热处理10～100分钟。

第二种：一种硅酸盐类复合摩擦材料以碱金属硅酸盐为基料,加入固化剂和填料等配制而成。其质量百分比为：碱金属硅酸盐40wt%～75wt%；固化剂是金属氧化物或金属氢氧化物或硅化物或硅氧化物或磷酸盐或硼酸盐，含量20wt%～40wt%，主要功能填料：有机高分子，含量为5wt%～40wt%；其他填料：0wt%～1wt%偶联剂、0wt%～10wt%增强纤维、0wt%～10wt%减摩剂。

上述硅酸盐类复合摩擦材料的制备方法包括以下过程：（1）、将组成成分的原料按质量比例混合，搅拌均匀；（2）、将配好的材料浇铸在模具内，或者涂覆在表面； （3）、根据基料和固化剂的类型以及材料厚度不同，室温下陈化4～40小时，在100～140℃加热脱水4～12小时，然后在120～200℃保温固化1～4小时，再根据所填充高分子材料的种类不同，高于其熔点10～30℃热处理10～100分钟。