本發(fā)明涉及摩擦材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃聚氯乙烯摩擦材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

摩擦學(xué)材料，按摩擦元件的工作條件和要求，可分為減摩材料、耐磨材料和摩擦材料。按材料的類型，分為金屬摩擦學(xué)材料、無機(jī)非金屬摩擦學(xué)材料以及聚合物摩擦學(xué)材料，金屬材料易腐燭的特點(diǎn)，阻礙了其在航?；蚧ば袠I(yè)等特殊場合的應(yīng)用;陶瓷材料的脆性更嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用，尤其是陶瓷材料在燒結(jié)過程中殘留的氣孔對性能影響相當(dāng)大;聚合物及其復(fù)合材料具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量大、耐腐蝕性好、自潤滑性好，且具有多功能性、易于加工，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可作為貴重金屬的替代材料。西方國家不斷地開發(fā)高性能的工程塑料復(fù)合材料用于制作軸承、軸套、閥座、閥片、墊片等配件以及通用機(jī)械及其密封件，以滿足耐高溫、耐磨損、耐腐燭、使用壽命長等要求，所以，研制高性能的聚合物基減摩耐磨復(fù)合材料已顯得尤為重要。

摩擦材料制品在裝配使用之前，需要進(jìn)行一些后加工處理，如鉆孔、錯(cuò)裝、裝配等機(jī)械加工，才能裝配成剎車片總成或離合器總成。此外，摩擦材料在工作過程中，除了要承受較高的溫度以為，還要承受較大的壓力和剪切力。因此，摩擦材料在保持較好的摩擦性能同時(shí)，還必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以保證在后加工或使用過程中不會破損或碎裂。對制動(dòng)片而已，沖擊強(qiáng)度和彎曲性能是其較為關(guān)注的力學(xué)性能指標(biāo)，較好的沖擊強(qiáng)度和彎曲性能使其在后加工和工作條件下不致?lián)p壞；

聚合物自潤滑材料包括兩種主要類型，一種是本身具有較低摩擦系數(shù)的聚合物材料，如聚四氟乙烯、尼龍、聚丙稀等;另一種是以聚合物材料為基體，添加潤滑組分和改性增強(qiáng)組分，并按一定工藝制備而成的聚合物基自潤滑復(fù)合材料。近年來，單獨(dú)使用聚合物材料作為潤滑材料的已不太多，對第一類材料，人們也往往都要對其進(jìn)行改性增強(qiáng)，以進(jìn)一步改善其綜合性能。因此，所謂聚合物自潤滑材料，其實(shí)就是聚合物基的自潤滑復(fù)合材料；聚合物基自潤滑復(fù)合材料已經(jīng)在機(jī)電行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用，如家電、電子、輕工紡織和機(jī)械等行業(yè)的許多軸承、齒輪、襯套、導(dǎo)軌、鍋輪、凸輪和活塞環(huán)等都是用聚合物基自潤滑復(fù)合材料制備的；

介孔材料孔道內(nèi)外表面含有較多的輕基，研究人員采用不同修飾方法將一些功能性基團(tuán)引人介孔孔道表面，對介孔材料進(jìn)行功能化修飾，制得介孔主體-有機(jī)組分客體的組裝體系，由于主客體間存在親合作用，組裝體系研究用于新型功能材料。從近年來研究發(fā)現(xiàn)，將介孔材料用于增強(qiáng)聚合物基體，使樹脂分子鏈引入介孔孔道內(nèi)制得聚合物基介孔復(fù)合材料。這種無機(jī)材料增強(qiáng)聚合物基體將有助于納米材料的分散和有機(jī)無機(jī)兩相的界面相容性。聚合物基介孔復(fù)合材料的研究尚處于起步階段，制備過程中存在一些共性問題:(1)如何對介孔材料進(jìn)行有效的表面修飾，改善兩相間的界面相容性，同時(shí)表面修飾不能引起介孔材料孔道口的堵塞，影響單體小分子或大分子鏈的進(jìn)入。(2)如何使小分子單體或預(yù)聚物更多進(jìn)入介孔材料孔道，并使介孔材料均勻分散于單體中。有助于形成較好“有機(jī)-無機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”。(3)針對不同的樹脂基體，采用何種制備方法讓介孔材料在聚合物基體中均勾分散，形成較好的“有機(jī)-無機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”；

本發(fā)明基于介孔材料有序孔道，較高比表面積，較大孔徑和孔容等結(jié)構(gòu)特征，采用超聲處理使單體進(jìn)入介孔孔道，再通過聚合制備三聚氰胺甲醛樹脂基介孔復(fù)合材料，該樹脂分子鏈或鏈段嵌入介孔孔道中，形成新型“有機(jī)-無機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”，以三聚氰胺甲醛樹脂樹脂基介孔復(fù)合材料為基體樹脂制得力學(xué)性能、熱性能和摩擦性能較好的摩擦材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種阻燃聚氯乙烯摩擦材料及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種阻燃聚氯乙烯摩擦材料，它是由下述重量份的原料組成的：

烷基酚聚氧乙烯醚0.3-0.5、十二烷基硫醇3-4、烷醇酰胺0.7-1、多壁碳納米管5-6、聚磷酸銨2-3、鄰苯二甲酸二正辛酯5-7、氟化鎂1-2、聚乙烯吡咯烷酮3-5、聚氯乙烯140-170、正硅酸乙酯6-8、1，3，5-三甲基苯0.01-0.02、三聚氰胺37-40、37-40%的甲醛水溶液50-60、三乙醇胺0.2-0.3、二烴基五硫化物RC25402-3、六鈦酸鉀晶須1-2、鈦酸酯偶聯(lián)劑kt1050.3-1、硬脂酸1-2、辛酸亞錫0.1-0.2、羧甲基纖維素鈉1-2。

一種所述的阻燃聚氯乙烯摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述多壁碳納米管加入到其重量70-80倍的96-98%的硫酸溶液中，超聲10-17分鐘，過濾，將沉淀水洗2-3次，與羧甲基纖維素鈉混合，加入到混合料重量40-50倍的去離子水中，在60-65℃下保溫?cái)嚢?0-30分鐘，加入上述辛酸亞錫，攪拌至常溫，得碳納米管分散液；

（2）將上述聚氯乙烯重量的10-12%，與1，3，5-三甲基苯混合，加入到混合料重量70-80倍的、27-30%的鹽酸溶液中，送入36-40℃的恒溫水浴中，200-300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-5小時(shí)，滴加上述正硅酸乙酯，攪拌反應(yīng)24-26小時(shí)，與上述碳納米管分散液混合，攪拌混合20-30分鐘，出料，在100-110℃下恒溫干燥20-22小時(shí)，再在550-580℃下焙燒4-5小時(shí)，得介孔材料；

（3）將上述烷基酚聚氧乙烯醚加入到其重量90-100倍的去離子水中，加入介孔材料，超聲2-3分鐘，得介孔材料分散液；

（4）將上述鈦酸酯偶聯(lián)劑kt105加入到其重量27-30倍的無水乙醇中，升高溫度為60-65℃，加入聚磷酸銨、六鈦酸鉀晶須，保溫?cái)嚢?0-25小時(shí)，得偶聯(lián)劑醇液；

（5）將上述烷醇酰胺加入到聚乙烯吡咯烷酮中，升高溫度為60-65℃，加入上述十二烷基硫醇，攪拌至常溫，得烷酮分散液；

（6）將上述三聚氰胺、37-40%的甲醛水溶液、三乙醇胺混合，在65-70℃下保溫?cái)嚢?0-78分鐘，加入上述介孔材料分散液、二烴基五硫化物RC2540，在上述溫度下，1500-1600轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?7-20分鐘，滴加0.1-0.2g/ml的氯化銨溶液，調(diào)節(jié)pH為4-5，升高溫度為80-83℃，保溫?cái)嚢?0-100分鐘，降低溫度為47-50℃，加入上述偶聯(lián)劑醇液，保溫?cái)嚢?7-20分鐘，加入上述烷酮分散液，攪拌均勻，抽濾，將得到的沉淀用丙酮、去離子水交替洗滌2-3次，常溫干燥，得樹脂改性介孔材料；

（7）將上述樹脂改性介孔材料與剩余各原料混合，送入擠出機(jī)中，熔融擠出，擠出的產(chǎn)物經(jīng)過循環(huán)水浴冷卻和切粒，即得。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明首先以1，3，5-三甲苯為擴(kuò)孔劑，以正硅酸乙酯為硅源，在強(qiáng)酸性條件下合成了介孔材料，該介孔材料具有較高的比表面積、較大孔徑和孔容，然后將該介孔材料與由三聚氰胺、甲醛形成的樹脂共混，三聚氰胺－甲醛樹脂力學(xué)強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，分子鏈與介孔材料內(nèi)外表面發(fā)生鍵接作用，部分分子鏈或鏈段嵌入介孔材料孔道內(nèi)，形成介孔孔道內(nèi)外分子鏈相纏結(jié)，形成有機(jī)-無機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)改善了兩相的界面相容性，并限制了分子鏈運(yùn)動(dòng)，提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，在摩擦過程中，由于聚合物分子鏈與介孔內(nèi)外纏結(jié)，使介孔材料較難從基體樹脂中剝離，降低了磨損量，提高了復(fù)合材料的高溫摩擦性能；在受到?jīng)_擊時(shí)，能夠有效地傳遞外應(yīng)力，引起介孔材料包覆基體產(chǎn)生局部屈服形變，增加耗散沖擊能，有利于沖擊強(qiáng)度的提高，同時(shí)降低了磨損量，提高了復(fù)合材料的高溫摩擦性能；

同時(shí)本發(fā)明還將二烴基五硫化物、六鐵酸鉀晶須包覆于樹脂之間，不僅可提高樹脂基體的力學(xué)性能，延長使用壽命，還可以在摩擦過程中承擔(dān)部分載荷，減少摩擦副表面的粘著，阻止樹脂基體的熱變化，改善摩擦磨損性能，提高了成品材料的綜合性能

本發(fā)明加入了壁碳納米管、聚磷酸銨，可以有效的提高成品的阻燃性能，提高防火性、安全性。

具體實(shí)施方式

一種阻燃聚氯乙烯摩擦材料，它是由下述重量份的原料組成的：

烷基酚聚氧乙烯醚0.3、十二烷基硫醇3、烷醇酰胺0.7、多壁碳納米管5、聚磷酸銨2、鄰苯二甲酸二正辛酯5、氟化鎂1、聚乙烯吡咯烷酮3、聚氯乙烯140、正硅酸乙酯6、1，3，5三甲基苯0.01、三聚氰胺37、37%的甲醛水溶液50、三乙醇胺0.2、二烴基五硫化物RC25402、六鈦酸鉀晶須1、鈦酸酯偶聯(lián)劑kt1050.3、硬脂酸1、辛酸亞錫0.1、羧甲基纖維素鈉1。

一種所述的阻燃聚氯乙烯摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述多壁碳納米管加入到其重量70倍的96%的硫酸溶液中，超聲10分鐘，過濾，將沉淀水洗2次，與羧甲基纖維素鈉混合，加入到混合料重量40倍的去離子水中，在60℃下保溫?cái)嚢?0分鐘，加入上述辛酸亞錫，攪拌至常溫，得碳納米管分散液；

（2）將上述聚氯乙烯重量的10%，與1，3，5三甲基苯混合，加入到混合料重量70倍的、27%的鹽酸溶液中，送入36℃的恒溫水浴中，200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?小時(shí)，滴加上述正硅酸乙酯，攪拌反應(yīng)24小時(shí)，與上述碳納米管分散液混合，攪拌混合20分鐘，出料，在100℃下恒溫干燥20小時(shí)，再在550℃下焙燒4小時(shí)，得介孔材料；

（3）將上述烷基酚聚氧乙烯醚加入到其重量90倍的去離子水中，加入介孔材料，超聲2分鐘，得介孔材料分散液；

（4）將上述鈦酸酯偶聯(lián)劑kt105加入到其重量27倍的無水乙醇中，升高溫度為60℃，加入聚磷酸銨、六鈦酸鉀晶須，保溫?cái)嚢?0小時(shí)，得偶聯(lián)劑醇液；

（5）將上述烷醇酰胺加入到聚乙烯吡咯烷酮中，升高溫度為60℃，加入上述十二烷基硫醇，攪拌至常溫，得烷酮分散液；

（6）將上述三聚氰胺、37%的甲醛水溶液、三乙醇胺混合，在65℃下保溫?cái)嚢?0分鐘，加入上述介孔材料分散液、二烴基五硫化物RC2540，在上述溫度下，1500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?7分鐘，滴加0.1g/ml的氯化銨溶液，調(diào)節(jié)pH為4，升高溫度為80℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，降低溫度為47℃，加入上述偶聯(lián)劑醇液，保溫?cái)嚢?7分鐘，加入上述烷酮分散液，攪拌均勻，抽濾，將得到的沉淀用丙酮、去離子水交替洗滌2次，常溫干燥，得樹脂改性介孔材料；

（7）將上述樹脂改性介孔材料與剩余各原料混合，送入擠出機(jī)中，熔融擠出，擠出的產(chǎn)物經(jīng)過循環(huán)水浴冷卻和切粒，即得。

性能測試：

拉伸強(qiáng)度：23.8MPa；

低溫脆化沖擊溫度（℃）：-30℃通過；

阻燃級別：V-0；

100℃×240h熱空氣老化后：拉伸強(qiáng)度變化率（%）-7.1；

斷裂伸長變化率（%）-7.9。