環(huán)氧樹脂粘合劑的制備及其在摩擦配副成型工藝中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及摩擦材料用粘合劑，具體的說是一種環(huán)氧樹脂粘合劑的制備及其在摩擦配副成型工藝中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]樹脂基摩擦材料主要由樹脂基體、纖維增強材料、摩擦性能調(diào)節(jié)劑及填料四大類組元混合后經(jīng)熱壓而成。樹脂基體是摩擦材料中的一個重要組元，它的性能直接影響摩擦材料的熱衰退性能、恢復(fù)性能、摩擦性能和機械性能。隨著各種車輛和機械使用狀況條件的提尚，對摩?祭材料的熱性能和制動力矩的穩(wěn)定性要求不斷提尚，從而對樹脂基體提出了新的要求。因此樹脂必須有合適的模量，以保證在摩擦?xí)r有較大的接觸面積，從而使摩擦副對偶在工作時穩(wěn)定而不易產(chǎn)生振動；樹脂必須有一定的耐熱性以保證次摩擦層有足夠的強度；樹脂分解后的殘留物必須有一定的摩擦性能，以保證穩(wěn)定的摩擦系數(shù)等。
[0003]隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的大型化發(fā)展，摩擦提升機越來越廣泛應(yīng)用于提升系統(tǒng)，鋼絲繩和襯墊是摩擦提升機中關(guān)系礦井生產(chǎn)安全的重要部件。而現(xiàn)有摩擦試驗技術(shù)，通常只能在普通配副下進(jìn)行摩擦系數(shù)和磨損的測定，與材料實際工況所要求的摩擦磨損性能差別比較大，特別是在涉及鋼絲繩的摩擦學(xué)行為方面幾乎無實質(zhì)性用途，難以滿足工礦設(shè)備提升運輸、起重設(shè)備等實驗條件的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種針對提升機等工況設(shè)備，能夠滿足摩擦性能的摩擦鋼環(huán)與襯墊結(jié)合的摩擦配副系統(tǒng)，具體的說是一種環(huán)氧樹脂粘合劑的制備及其在摩擦配副成型工藝中的應(yīng)用，用以滿足工礦設(shè)備提升運輸、起重設(shè)備等實驗條件的需要。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:環(huán)氧樹脂粘合劑的制備，包括以下步驟:
步驟一、按照1:2的摩爾比，取環(huán)氧樹脂和對羥基苯甲醚置于燒瓶中油浴加熱至90°C，依次滴加丙烯酸和對二甲基芐胺制得混合溶液，繼續(xù)升溫至110°C，取0.3-0.5g混合溶液作為試樣，并用濃度為0.lmol/L的氫氧化鉀乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定試樣的酸值，當(dāng)其酸值< 3mgK0H/g時，停止加熱，制得環(huán)氧丙烯酸單酯，備用；
步驟二、按照3:2.25:0.24:0.24:10的重量比，稱取聚氨酯預(yù)聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑、固化劑和步驟二制得的環(huán)氧丙烯酸單酯進(jìn)行混合，制得膠體混合物，備用:
步驟三、按照1:3:3的重量比，稱取微膠囊粉、白炭黑和無水乙醇，混合后在40~50KHz的頻率下超聲分散20~25min，然后在真空度為0.098MPa的真空條件下進(jìn)行抽濾，當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，置于烘箱中，依次進(jìn)行30°C X6h的烘干和500C X20min的預(yù)熱，取出預(yù)熱后的物料并將其置于壓力機中在2MPa壓力下預(yù)壓5min，然后再在5MPa、145~155°C條件下熱壓28~30min，自然冷卻至室溫后，制得白炭黑膠囊粉，備用； 步驟四、按照2:5的重量比，稱取步驟三制得的白炭黑膠囊粉和步驟二制得的膠體混合物，在磁力攪拌器中攪拌20~30min，制得環(huán)氧樹脂粘合劑。
[0006]如上所述的環(huán)氧樹脂粘合劑在摩擦配副成型工藝中的應(yīng)用，包括以下步驟:步驟一、取鋼環(huán)，在其外周面開設(shè)環(huán)形凹槽，并采用粒度為600目的砂紙將環(huán)形凹槽的槽底打磨至其表面粗糙度達(dá)到0.45，然后將鋼環(huán)浸泡于無水乙醇中，并置于超聲波清洗機中超聲清洗5min，然后晾干，備用；
步驟二、取制得的環(huán)氧樹脂粘合劑，將其涂抹在環(huán)形凹槽的槽底，另取鋼絲繩在環(huán)形凹槽的槽底纏繞一圈，并將鋼環(huán)進(jìn)行紫外光照2~3min，然后，將其置于烘箱中進(jìn)行固化，固化完成后，取出并將其表面雜物清理干凈，即制得摩擦鋼環(huán)；其中，烘箱的固化壓力為0.2MPa，固化溫度為:120°C Xlh+150°C Xlh+170°C X2h ;其中，在環(huán)形凹槽的槽體邊緣上設(shè)有兩個通孔，鋼絲繩的兩端分別穿過所述的兩個通孔，并固定在槽體邊緣上。
[0007]步驟三、取固定套筒和轉(zhuǎn)動套筒，二者上下分置且中軸線互相平行設(shè)置，將步驟二制得的摩擦鋼環(huán)套設(shè)在轉(zhuǎn)動套筒上，將襯墊固定在圓環(huán)夾具的外周面上，并將圓環(huán)夾具套設(shè)在固定套筒上，使襯墊與摩擦鋼環(huán)上的鋼絲繩相接觸，制得摩擦配副。
[0008]本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂是多羥基化合物，可直接參與合成反應(yīng)引入分子鏈中，并引入支化點形成部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過白炭黑膠囊粉對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，使粘合劑不僅具有優(yōu)良的柔曲性、沖擊強度、剝離強度和耐低溫性能，還具有優(yōu)良的粘結(jié)性能和耐化學(xué)品性。
[0009]本發(fā)明中，白炭黑膠囊粉粒子具有應(yīng)力集中的平衡效應(yīng)，能夠吸收磨損實驗過程中的沖擊能力，使粘合劑的收縮變形量減??；白炭黑膠囊粉的高流動性和小尺寸效應(yīng)，使材料表面更加致密細(xì)潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強度，使材料的耐磨性大大增強。白炭黑膠囊粉粒子以兩種方式與環(huán)氧樹脂分子鏈相作用:1、以范德華力形式出現(xiàn)的物理吸附，直接吸附在環(huán)氧樹脂分子鏈上；2、環(huán)氧樹脂分子和白炭黑的表面活性點、表面官能團(tuán)的化學(xué)吸附。能夠使樹脂基體中的裂紋擴展受阻和鈍化，避免發(fā)展為破壞性開裂。
[0010]有益效果:(1)、本發(fā)明的樹脂粘合劑體系中，添加的光引發(fā)劑和固化劑，使樹脂體系具有光固化性和熱固化性，在摩擦配副成型工藝中，采用光照的方法可以使粘合劑預(yù)先凝膠化，避免熱固化時的初期減粘；而且，環(huán)氧丙烯酸單酯引入雙鍵，雙鍵可通過光、熱引發(fā)，進(jìn)一步形成大分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或較高相對分子質(zhì)量長鏈線性化合物，并與聚氨酯預(yù)聚物形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用強迫互穿結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用提高粘結(jié)性能。
[0011](2)、微膠囊化使得白炭黑微粒相互隔離，促進(jìn)其在樹脂中的分散，增加其與樹脂的相互作用。摩擦配副成型工藝中，將鋼絲繩通過粘合劑粘貼在鋼環(huán)上，在襯墊與摩擦鋼環(huán)的磨損實驗中，白炭黑膠囊粉可大量吸收材料摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦熱，起到延緩材料溫度上升的作用。而且，在磨損實驗過程中，部分微膠囊的破裂會釋放出白炭黑微粒填充于摩擦界面處，起到減小摩擦系數(shù)的作用。
[0012](3)、將本發(fā)明制成的摩擦配副應(yīng)用于磨損試驗機中，相比傳統(tǒng)的摩擦試驗，更接近真實工況的環(huán)境，減小了試驗與實際工況條件的差距，使實驗結(jié)果更能適應(yīng)實際工況，這無疑大大降低了試驗難度和試驗成本，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為摩擦配副的示意圖； 圖2為摩擦鋼環(huán)的示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記:1、固定套筒，2、轉(zhuǎn)動套筒，3、鋼環(huán)，4、襯墊，5、環(huán)形凹槽，6、鋼絲繩，7、通孔，8、圓環(huán)夾具。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0016]實施例1
環(huán)氧樹脂粘合劑的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按照1:2的摩爾比，取環(huán)氧樹脂和對羥基苯甲醚置于燒瓶中油浴加熱至90°C，依次滴加丙烯酸和對二甲基芐胺制得混合溶液，繼續(xù)升溫至110°C，取0.3g混合溶液作為試樣，并用濃度為0.lmol/L的氫氧化鉀乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定試樣的酸值，當(dāng)其酸值< 3mgK0H/g時，停止加熱，制得環(huán)氧丙稀酸單酯，備用；步驟二、按照3:2.25:0.24:0.24:10的重量比，稱取聚氨酯預(yù)聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑、固化劑和步驟二制得的環(huán)氧丙烯酸單酯進(jìn)行混合，制得膠體混合物，備用:
步驟三、按照1:3:3的重量比，稱取微膠囊粉、白炭黑和無水乙醇，混合后在45KHz的頻率下超聲分散20min，然后在真空度為0.098MPa的真空條件下進(jìn)行抽濾，當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，置于烘箱中，依次進(jìn)行30°C X 6h的烘干和50°C X 20min的預(yù)熱，取出預(yù)熱后的物料并將其置于壓力機中在2MPa壓力下預(yù)壓5min，然后再在5MPa、145°C條件下熱壓28min，自然冷卻至室溫后，制得白炭黑膠囊粉，備用；
步驟四、按照2:5的重量比，稱取步驟三制得的白炭黑膠囊粉和步驟二制得的膠體混合物，在磁力攪拌器中攪拌25min，制得環(huán)氧樹脂粘合劑。
[0017]實施例2
環(huán)氧樹脂粘合劑的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按照1:2的摩爾比，取環(huán)氧樹脂和對羥基苯甲醚置于燒瓶中油浴加熱至90°C，依次滴加丙烯酸和對二甲基芐胺制得混合溶液，繼續(xù)升溫至110°C，取0.5g混合溶液作為試樣，并用濃度為0.lmol/L的氫氧化鉀乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定試樣的酸值，當(dāng)其酸值< 3mgK0H/g時，停止加熱，制得環(huán)氧丙稀酸單酯，備用；步驟二、按照3:2.25:0.24:0.24:10的重量比，稱取聚氨酯預(yù)聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑、固化劑和步驟二制得的環(huán)氧丙烯酸單酯進(jìn)行混合，制得膠體混合物，備用: