一種含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，其特征在于，包括如下組分：粘結(jié)劑12~15份；增強(qiáng)纖維10~30份；有機(jī)納米膨潤土10~50份；填料30~60份，各組分以重量份計(jì)。本發(fā)明使用有機(jī)納米膨潤土來制備高性能摩擦材料，改善了膨潤土添加引起的界面不良問題，通過十六烷基三甲基溴化銨作為插層劑，將層狀結(jié)構(gòu)的膨潤土剝離成微納米級的片層，使膨潤土與摩擦材料中的其他有機(jī)無機(jī)組分有較好的物理結(jié)合效果，提高摩擦材料的性能。本發(fā)明通過硅烷偶聯(lián)劑作為膨潤土的表面改性劑，使膨潤土與摩擦材料中的其他有機(jī)無機(jī)組分從微觀上有內(nèi)部化學(xué)鍵的結(jié)合，從而達(dá)到更好的化學(xué)結(jié)合效果，進(jìn)一步提升摩擦材料的性能。
【專利說明】一種含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保摩擦材料的領(lǐng)域，具體的，涉及到一種有機(jī)納米膨潤土增強(qiáng) 的轎車用高性能摩擦材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，我國已然成為一個汽車產(chǎn)銷大國。人們對汽車用摩擦 材料的要求越來越高，要求其具有合適的摩擦系數(shù)，低磨損，環(huán)保，高性能，低成本。但對于 大多數(shù)企業(yè)來講，生產(chǎn)中遇到的關(guān)鍵問題是成本太高，他們迫切希望在不改變原有產(chǎn)品性 能的條件下降低成本。人們發(fā)現(xiàn)，很多填料(如，膨潤土、陶土、高嶺土、重晶石、碳酸鈣等)來 源廣，價廉，可以大量加入摩擦材料。
[0003] 膨潤土（Bentonite)是以蒙脫石為主的含水粘土礦，具體從膨潤土的結(jié)構(gòu)來看， 它是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2 :1型層狀晶體結(jié)構(gòu)，而且由于片層之間 常吸附一些陽離子，這些陽離子在層間不牢固，其它陽離子進(jìn)入層間會交換該類陽離子，發(fā) 生離子交換現(xiàn)象。
[0004] 然而，膨潤土本身屬于一種無機(jī)材料，作為填料添加到摩擦材料中，必然涉及到摩 擦材料內(nèi)部有機(jī)體-無機(jī)體之間的界面結(jié)合不緊密問題，從而影響材料的強(qiáng)度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無機(jī)組分和有機(jī)組分 更好結(jié)合的含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備所述含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料的制 備方法。
[0007] 本發(fā)明再一個目的在于提供一種有機(jī)納米膨潤土的制備方法。
[0008] 技術(shù)方案：本發(fā)明所述含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，其特征在于，包括如下組 分： 粘結(jié)劑 12~15份； 增強(qiáng)纖維 ΚΓ30份； 有機(jī)納米膨潤土 1(Γ50份； 填料 30?60份， 各組分以重量份計(jì)。
[0009] 以有機(jī)納米膨潤土來制備高性能摩擦材料，從而改善了膨潤土添加引起的界面不 良問題。具體從膨潤土的結(jié)構(gòu)來看，它是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2 :1 型層狀晶體結(jié)構(gòu)，而且由于片層之間常吸附一些陽離子，這些陽離子在層間不牢固，其它陽 離子進(jìn)入層間會交換該類陽離子，發(fā)生離子交換現(xiàn)象。當(dāng)使用有機(jī)類插層劑，利用離子交換 的方式打開蒙脫土的層間距，即可將層狀結(jié)構(gòu)的膨潤土剝離成微納米級的片層。根據(jù)納米 材料的特性：尺寸小，比表面積大，表面能很高，極易與其他物質(zhì)發(fā)生吸附。納米化處理后的 有機(jī)膨潤土用作摩擦材料的改性劑，與傳統(tǒng)的直接添加方式相比，膨潤土與摩擦材料中的 其他有機(jī)無機(jī)組分有更好的結(jié)合效果，摩擦材料的性能優(yōu)異。
[0010] 優(yōu)選地，上述的含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，包括如下組分： 粘結(jié)劑 14份； 增強(qiáng)纖維 20份； 有機(jī)納米膨潤土 40份； 填料 45份。
[0011] 優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑由腰果殼油改性酚醛樹脂與丁腈膠粉按照質(zhì)量比為5:1混合 而成。
[0012] 優(yōu)選地，所述增強(qiáng)纖維為脫蠟蘆薈纖維粉，所述脫蠟蘆薈纖維粉為脫蠟蘆薈纖維 與蘆薈葉混合成的粉末。
[0013] 優(yōu)選地，所述填料由碳酸鈣、長石粉、精鐵礦粉和鉻鐵礦粉按照質(zhì)量比為7:5:5:2 混合而成。
[0014] 本發(fā)明所述含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料的制備方法，包括如下步驟： (1) 有機(jī)納米膨潤土制備： a、 將鈉基膨潤土與蒸饋水配制成濃度為6~8. 5%的膨潤土懸浮液，取]Λ10%的季銨鹽 十六烷基三甲基溴化銨加入膨潤土懸浮液中； b、 將配好的膨潤土懸浮液置于攪拌器中恒溫4(T90°C攪拌4~8小時，冷卻后，加入硅烷 偶聯(lián)劑溶液，攪拌均勻； c、 攪拌完成后，放于8(T90°C的鼓風(fēng)干燥箱中，直至干燥結(jié)塊，將制得的塊狀膨潤土粉 碎、研磨、過篩，裝袋備用； (2) 摩擦材料制備： a、 按照重量份選取上述步驟制得的有機(jī)納米膨潤土，以及粘結(jié)劑、增強(qiáng)纖維和填料； b、 將各原料置于高速混合機(jī)中，攪拌2(T30min使其混合均勻； c、 將混合好的原料放入模具中，再將模具置于層壓試驗(yàn)機(jī)中，在155~165°C的溫度下預(yù) 熱3~5min，接著開始熱壓，壓力設(shè)置為35~45Mpa，先壓Imin,打開模具放氣，合模再壓Imin, 再放氣，最后再壓5~10min，取出模具，脫模，樣片冷卻至室溫； d、 將上述制得的樣片在18(T200°C熱處理6~10小時后隨爐冷卻，得到所述含有有機(jī)納 米膨潤土的摩擦材料。
[0015] 上述步驟（1)中所述的十六烷基三甲基溴化銨作為有機(jī)插層劑，將膨潤土的層狀 結(jié)構(gòu)打開，剝離成納米片。因?yàn)榧{米材料具有顆粒尺寸小，比表面積大，表面能高等特點(diǎn)，所 以這些剝離成片層的納米膨潤土小顆粒為了釋放表面的高能，就與摩擦材料中的其他組分 發(fā)生吸附作用，所以說膨潤土制備成納米級，目的是讓它與其他有機(jī)無機(jī)組分有較好物理 結(jié)合效果。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟（1)中所述硅烷偶聯(lián)劑溶液的配制方法，包括如下步驟： a、 選取ΚΓ30份硅烷偶聯(lián)劑，加入到6(Γ80份乙醇、5~10份水的混合溶液中，攪拌均 勻； b、 在混合溶液中逐步加入少量醋酸，直至溶液PH值達(dá)到4~5,制得所述硅烷偶聯(lián)劑溶 液。
[0017] 本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑作為膨潤土的有機(jī)表面改性劑，改性后的膨潤土與組分中 其他有機(jī)、無機(jī)組分能達(dá)到更好的化學(xué)結(jié)合效果。
[0018] 作為優(yōu)選，所述步驟（2)中所述增強(qiáng)纖維的制備方法，包括如下步驟： a、 將新鮮蘆薈去肉，留下蘆薈皮和蘆薈葉晾干、研碎得到蘆薈粉； b、 將蘆薈粉在甲苯/乙醇按2 :1配置的混合溶液中進(jìn)行提取，提取時油浴溫度為 lire?117。。； C、重復(fù)步驟b，多次提取，直至提取器中溶液變?yōu)闊o色，取出蘆薈粉，55°C烘干，得到所 述脫臘蘆薈纖維粉。
[0019] 本發(fā)明所述一種有機(jī)納米膨潤土的制備方法，包括如下步驟： (1) 將鈉基膨潤土與蒸餾水配制成濃度為6~8. 5%的膨潤土懸浮液，取1~10%的季銨鹽 十六烷基三甲基溴化銨加入膨潤土懸浮液中； (2) 將配好的膨潤土懸浮液置于攪拌器中恒溫4(T90°C攪拌4~8小時，冷卻后，加入硅 烷偶聯(lián)劑溶液，攪拌均勻； (3) 攪拌完成后，放于8(T90°C的鼓風(fēng)干燥箱中，直至干燥結(jié)塊，將制得的塊狀膨潤土粉 碎、研磨、過篩，制得所述有機(jī)納米膨潤土。
[0020] 有益效果：（1)本發(fā)明使用有機(jī)納米膨潤土來制備高性能摩擦材料，改善了膨潤 土添加引起的界面不良問題，通過十六烷基三甲基溴化銨作為插層劑，將層狀結(jié)構(gòu)的膨潤 土剝離成微納米級的片層，使膨潤土與摩擦材料中的其他有機(jī)無機(jī)組分有較好的物理結(jié)合 效果，提高摩擦材料的性能；（2)本發(fā)明通過硅烷偶聯(lián)劑作為膨潤土的表面改性劑，使膨潤 土與摩擦材料中的其他有機(jī)無機(jī)組分從微觀上有內(nèi)部化學(xué)鍵的結(jié)合，從而達(dá)到更好的化學(xué) 結(jié)合效果，進(jìn)一步提升摩擦材料的性能；（3)本發(fā)明所需的膨潤土來源廣泛，價廉，在提高 摩擦性能的同時，大幅度降低成本低，易推廣；（4)本發(fā)明有機(jī)納米膨潤土增強(qiáng)的轎車用摩 擦材料的制備工序簡單，其納米化過程和偶聯(lián)劑處理過程工序簡單，實(shí)驗(yàn)條件要求不高，適 合企業(yè)推廣生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施 例。
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例中粘結(jié)劑為腰果殼油改性酚醛樹脂，丁腈膠粉，按照5 :1混合。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例中填料為碳酸鈣，長石粉，精鐵礦粉，鉻鐵礦粉，各組分按照7 :5 :5 : 2混合。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例中增強(qiáng)纖維為脫蠟蘆薈纖維粉，由如下方法制備： (1) 將新鮮蘆薈去肉，留下蘆薈皮和蘆薈葉晾干、研碎得到蘆薈粉； (2) 將蘆薈粉在甲苯/乙醇按2 :1配置的混合溶液中進(jìn)行提取，提取時油浴溫度為 114°C ； (3) 重復(fù)步驟（2)，多次提取，直至提取器中溶液變?yōu)闊o色，取出蘆薈粉，55°C烘干，得到 所述脫臘蘆薈纖維粉。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例中膨潤土由浙江豐虹粘土化工有限公司提供，其典型化學(xué)成分如下 表所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，其特征在于，包括如下組分： 粘結(jié)劑 12~15份； 增強(qiáng)纖維 1(T30份； 有機(jī)納米膨潤土 1(T50份； 填料 30?60份， 各組分以重量份計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，其特征在于，包括如下組 分： 粘結(jié)劑 14份； 增強(qiáng)纖維 20份； 有機(jī)納米膨潤土 40份； 填料 45份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，其特征在于，所述粘結(jié)劑 由腰果殼油改性酚醛樹脂與丁腈膠粉按照質(zhì)量比為5:1混合而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，其特征在于，所述增強(qiáng)纖 維為脫蠟蘆薈纖維粉，所述脫蠟蘆薈纖維粉為脫蠟蘆薈纖維與蘆薈葉混合成的粉末。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料，其特征在于，所述填料由 碳酸鈣、長石粉、精鐵礦粉和鉻鐵礦粉按照質(zhì)量比為7:5:5:2混合而成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料的制備方法，其特征在于包 括如下步驟： (1) 有機(jī)納米膨潤土制備： a、 將鈉基膨潤土與蒸饋水配制成濃度為6~8. 5%的膨潤土懸浮液，取1~10%的季銨鹽 十六烷基三甲基溴化銨加入膨潤土懸浮液中； b、 將配好的膨潤土懸浮液置于攪拌器中恒溫4(T90°C攪拌4~8小時，冷卻后，加入硅烷 偶聯(lián)劑溶液，攪拌均勻； c、 攪拌完成后，放于8(T90°C的鼓風(fēng)干燥箱中，直至干燥結(jié)塊，將制得的塊狀膨潤土粉 碎、研磨、過篩，裝袋備用； (2) 摩擦材料制備： a、 按照重量份選取上述步驟制得的有機(jī)納米膨潤土，以及粘結(jié)劑、增強(qiáng)纖維和填料； b、 將各原料置于高速混合機(jī)中，攪拌2(T30min使其混合均勻； c、 將混合好的原料放入模具中，再將模具置于層壓試驗(yàn)機(jī)中，在155~165°C的溫度下預(yù) 熱3~5min，接著開始熱壓，壓力設(shè)置為35~45Mpa，先壓lmin，打開模具放氣，合模再壓lmin, 再放氣，最后再壓5~10min，取出模具，脫模，樣片冷卻至室溫； d、 將上述制得的樣片在18(T200°C熱處理6~10小時后隨爐冷卻，得到所述含有有機(jī)納 米膨潤土的摩擦材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料的制備方法，其特征在于：步 驟（1)中所述硅烷偶聯(lián)劑溶液的配制方法，包括如下步驟： a、選取1(T30份硅烷偶聯(lián)劑，加入到60~80份乙醇、5~10份水的混合溶液中，攪拌均 勻； b、在混合溶液中逐步加入少量醋酸，直至溶液PH值達(dá)到4~5,制得所述硅烷偶聯(lián)劑溶 液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述含有有機(jī)納米膨潤土的摩擦材料的制備方法，其特征在于：步 驟（2)中所述增強(qiáng)纖維的制備方法，包括如下步驟： a、 將新鮮蘆薈去肉，留下蘆薈皮和蘆薈葉晾干、研碎得到蘆薈粉； b、 將蘆薈粉在甲苯/乙醇按2:1配置的混合溶液中進(jìn)行提取，提取時油浴溫度為 lire?ii7°c; C、重復(fù)步驟b，多次提取，直至提取器中溶液變?yōu)闊o色，取出蘆薈粉，55°C烘干，得到所 述脫臘蘆薈纖維粉。
9. 一種有機(jī)納米膨潤土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將鈉基膨潤土與蒸餾水配制成濃度為6~8. 5%的膨潤土懸浮液，取1~10%的季銨鹽 十六烷基三甲基溴化銨加入膨潤土懸浮液中； (2) 將配好的膨潤土懸浮液置于攪拌器中恒溫4(T90°C攪拌4~8小時，冷卻后，加入硅 烷偶聯(lián)劑溶液，攪拌均勻； (3) 攪拌完成后，放于8(T90°C的鼓風(fēng)干燥箱中，直至干燥結(jié)塊，將制得的塊狀膨潤土粉 碎、研磨、過篩，制得所述有機(jī)納米膨潤土。
【文檔編號】C09K3/14GK104371650SQ201410511587
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王占紅, 侯貴華, 宋娟, 王斐, 何文平, 王雨新 申請人:鹽城工學(xué)院