一种用于换向器制作的电木粉材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及换向器制作材料技术领域，尤其涉及一种用于换向器制作的电木粉材料及其制备方法。


背景技术：

2.换向器是直流电机和交流整流子电动机电枢的一个重要部件。在直流电机、交流串激电动机上作为电流换向，为了能够让电动机持续转动下去的一个部件，俗称整流子。电机作为工业、交通、国防及日常生活中不可或缺的重要基本设备，其下游行业包含了几乎全部国民经济基础行业。换向器作为电机的核心器件之一，也伴随着电机行业的发展日益增长。而换向器一般由铜片和电木粉制成，评价一个换向器质量的好坏，铜片和电木粉缺一不可。
3.电木粉又称胶木，具有良好的电气绝缘性、耐高温性、耐酸性及耐水性，其介电性能良好，随温度与频率的变化而改变，耐电弧性小，用于制造电子电器和日用工业品，以及汽车部件等。电木粉是由苯酚和甲醛发生聚合反应，产生树脂，添加一定比例的填充料、硬化剂、添加剂、经过混合粉碎而成，是一种热固性塑料，电木粉的主要填料是木粉，但由于木材生长周期长,木粉资源越来越为紧张,需要成本更低的材料来替代木粉生产酚醛电木粉。另外，酚醛树脂成型条件要求高，完全固化时间长，固化物硬而脆，且固化时易产生副产物，耐候性差等缺点阻碍了其在高性能复合材料中的应用。基于上述陈述，本发明提出了一种用于换向器制作的电木粉材料及其制备方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中木粉资源紧张，酚醛树脂成型条件要求高，完全固化时间长，固化物硬而脆，且固化时易产生副产物，耐候性差等问题，而提出的一种用于换向器制作的电木粉材料及其制备方法。
5.一种用于换向器制作的电木粉材料，改性酚醛树脂80-100份、复合填料18-30份、介酸酰胺3-8份、柠檬酸钾1-5份、环烷酸1-3份、硬脂酸盐2-4份、偶联剂3-7份、固化剂3-5份。
6.优选的，所述用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂85-95份、复合填料20-28份、介酸酰胺4-7份、柠檬酸钾2-4份、环烷酸1.5-2.5份、硬脂酸盐2.5-3.5份、偶联剂4-6份、固化剂3.5-4.5份。
7.优选的，所述用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂90份、复合填料24份、介酸酰胺5.5份、柠檬酸钾3份、环烷酸2份、硬脂酸盐3份、偶联剂5份、固化剂4份。
8.优选的，所述改性酚醛树脂具体由以下方法制得：按质量比1:3-4，将聚酰胺和苯酚共同加入到反应容器中，升温至70-80℃，搅拌混合20-40min，保温将甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑依次加入到反应容器中，加入完毕后，升温至90-110℃，反应4-5h，最后加入3-氨
基丙基三乙氧基硅烷，搅拌混合8-15min，即得改性酚醛树脂。
9.优选的，所述苯酚、甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1-2:1:0.08-0.1:0.01-0.03:0.2-0.3。
10.锆酸酯偶联剂复配而得。
11.优选的，所述硬脂酸盐为质量比3-7:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物。
12.优选的，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酸酯基）丙基三甲氧基硅烷、苯氨甲基三乙氧基硅烷、β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、三硬酯酸钛酸酯异丙酯、四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯中的一种或多种混合物。
13.优选的，所述固化剂为质量2-5:1-3:5-9的六亚甲基四胺、4-羟基苯磺酸和异丙醇的复配剂。
14.本发明还提出了一种用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。
15.本发明提出的一种用于换向器制作的电木粉材料，具有以下有益效果：本发明将原料改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸预混合后，加复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂，混合密炼，轧胶、粉碎制得用于换向器制作的电木粉材料；本发明原料选用科学合理，制备方法简单易实施，所得电木粉材料韧性、耐热性、耐腐蚀性、耐候性及耐水性良好，其具有突出的机械强度和电气绝缘强度，可广泛应用于电子产品、汽车产品，航空用品等领域，其用于换向器制作，具有综合性能好，使用寿命长等特点。
16.2、本发明将聚酰胺和苯酚搅拌混合后，加甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑，升温反应，最后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷混合，制得改性酚醛树脂，所得改性酚醛树脂韧性、耐磨性和耐久性显著改善，其具有更温和的固化条件，固化时间也有一定程度的缩短，综合性能大大提高。
17.3、本发明采用木粉、竹粉、锂辉石粉、云母粉和锆酸酯偶联剂混合复配制得复合填料，所得复合填料具有很强的界面结合性和表面稳定性，其与改性酚醛树脂具有良好的相容性和分散性，其中锂辉石粉的加入能够大大提高复合填料的机械强度和电气绝缘强度,降低热膨胀系数,提高热稳定性，其用于替代纯木粉填料，具有性能更好，成本更低，更环保的显著特性。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
19.实施例一介酸酰胺3份、柠檬酸钾1份、环烷酸1份、硬脂酸盐2份、偶联剂3份、固化剂3份；其中，改性酚醛树脂具体由以下方法制得：按质量比1:3，将聚酰胺和苯酚共同加入到反应容器中，升温至70℃，搅拌混合20min，保温将甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑依次加入到反应容器中，加入完毕后，升温至90℃，反应4h，最后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅
拌混合8min，即得改性酚醛树脂，苯酚、甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:1:0.08:0.01:0.2；其中，复合填料由质量比1:1:1:6:0.2的木粉、竹粉、锂辉石粉、云母粉和锆酸酯偶联剂复配而得；其中，硬脂酸盐为质量比3:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物；其中，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物；其中，固化剂为质量2:1:5的六亚甲基四胺、4-羟基苯磺酸和异丙醇的复配剂。
20.本发明还提出了一种用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。
21.实施例二本发明提出的一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂90份、复合填料24份、介酸酰胺5.5份、柠檬酸钾3份、环烷酸2份、硬脂酸盐3份、偶联剂5份、固化剂4份；其中，改性酚醛树脂具体由以下方法制得：按质量比1:3.5，将聚酰胺和苯酚共同加入到反应容器中，升温至75℃，搅拌混合30min，保温将甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑依次加入到反应容器中，加入完毕后，升温至100℃，反应4.5h，最后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌混合12min，即得改性酚醛树脂，苯酚、甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1.5:1:0.09:0.02:0.25；其中，复合填料由质量比1:2:1:7.5:0.3的木粉、竹粉、锂辉石粉、云母粉和锆酸酯偶联剂复配而得；其中，硬脂酸盐为质量比5:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物；其中，偶联剂为γ-（甲基丙烯酸酯基）丙基三甲氧基硅烷和苯氨甲基三乙氧基硅烷的混合物；其中，固化剂为质量3.5:2:7的六亚甲基四胺、4-羟基苯磺酸和异丙醇的复配剂。
22.本发明还提出了一种用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。
23.实施例三本发明提出的一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂100份、复合填料30份、介酸酰胺8份、柠檬酸钾5份、环烷酸3份、硬脂酸盐4份、偶联剂7份、固化剂5份；其中，改性酚醛树脂具体由以下方法制得：按质量比1:4，将聚酰胺和苯酚共同加入到反应容器中，升温至80℃，搅拌混合40min，保温将甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑依次加
入到反应容器中，加入完毕后，升温至110℃，反应5h，最后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌混合15min，即得改性酚醛树脂，苯酚、甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为2:1:0.1:0.03:0.3；其中，复合填料由质量比1:3:1:9:0.5的木粉、竹粉、锂辉石粉、云母粉和锆酸酯偶联剂复配而得；其中，硬脂酸盐为质量比7:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物；其中，偶联剂为三硬酯酸钛酸酯异丙酯和四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯的混合物；其中，固化剂为质量5:3:9的六亚甲基四胺、4-羟基苯磺酸和异丙醇的复配剂。
24.本发明还提出了一种用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。
25.对比例一本发明提出的一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量份的原料：酚醛树脂80份、复合填料18份、介酸酰胺3份、柠檬酸钾1份、环烷酸1份、硬脂酸盐2份、偶联剂3份、固化剂3份；其中，复合填料由质量比1:1:1:6:0.2的木粉、竹粉、锂辉石粉、云母粉和锆酸酯偶联剂复配而得；其中，硬脂酸盐为质量比3:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物；其中，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物；其中，固化剂为质量2:1:5的六亚甲基四胺、4-羟基苯磺酸和异丙醇的复配剂。
26.本发明还提出了一种用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。
27.对比例二本发明提出的一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂80份、填料18份、介酸酰胺3份、柠檬酸钾1份、环烷酸1份、硬脂酸盐2份、偶联剂3份、固化剂3份；其中，改性酚醛树脂具体由以下方法制得：按质量比1:3，将聚酰胺和苯酚共同加入到反应容器中，升温至70℃，搅拌混合20min，保温将甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑依次加入到反应容器中，加入完毕后，升温至90℃，反应4h，最后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌混合8min，即得改性酚醛树脂，苯酚、甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:1:0.08:0.01:0.2；其中，填料为木粉；
其中，硬脂酸盐为质量比3:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物；其中，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物；其中，固化剂为质量2:1:5的六亚甲基四胺、4-羟基苯磺酸和异丙醇的复配剂。
28.本发明还提出了一种用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。
29.对比例三本发明提出的一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂80份、复合填料18份、介酸酰胺3份、柠檬酸钾1份、环烷酸1份、硬脂酸盐2份、偶联剂3份、固化剂3份；其中，改性酚醛树脂具体由以下方法制得：按质量比1:3，将聚酰胺和苯酚共同加入到反应容器中，升温至70℃，搅拌混合20min，保温将甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑依次加入到反应容器中，加入完毕后，升温至90℃，反应4h，最后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌混合8min，即得改性酚醛树脂，苯酚、甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:1:0.08:0.01:0.2；其中，复合填料由质量比1:1:1:6:0.2的木粉、竹粉、锂辉石粉、云母粉和锆酸酯偶联剂复配而得；其中，硬脂酸盐为质量比3:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物；其中，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物；其中，固化剂为六亚甲基四胺。
30.本发明还提出了一种用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，包括以下步骤：s1、将改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。
31.分别测试实施例一-三以及对比例一-三中制备的用于换向器制作的电木粉材料的性能，得出如下结果：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂80-100份、复合填料18-30份、介酸酰胺3-8份、柠檬酸钾1-5份、环烷酸1-3份、硬脂酸盐2-4份、偶联剂3-7份、固化剂3-5份。2.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，改性酚醛树脂85-95份、复合填料20-28份、介酸酰胺4-7份、柠檬酸钾2-4份、环烷酸1.5-2.5份、硬脂酸盐2.5-3.5份、偶联剂4-6份、固化剂3.5-4.5份。3.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂90份、复合填料24份、介酸酰胺5.5份、柠檬酸钾3份、环烷酸2份、硬脂酸盐3份、偶联剂5份、固化剂4份。4.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂具体由以下方法制得：按质量比1:3-4，将聚酰胺和苯酚共同加入到反应容器中，升温至70-80℃，搅拌混合20-40min，保温将甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑依次加入到反应容器中，加入完毕后，升温至90-110℃，反应4-5h，最后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌混合8-15min，即得改性酚醛树脂。5.根据权利要求4所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述苯酚、甲醛、硫酸、四己内酰胺二铑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1-2:1:0.08-0.1:0.01-0.03:0.2-0.3。6.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述复合填料由质量比1:1-3:1:6-9:0.2-0.5的木粉、竹粉、锂辉石粉、云母粉和锆酸酯偶联剂复配而得。7.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述硬脂酸盐为质量比3-7:1的硬脂酸锌和硬脂酸铁的复配物。8.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酸酯基）丙基三甲氧基硅烷、苯氨甲基三乙氧基硅烷、β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、三硬酯酸钛酸酯异丙酯、四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯中的一种或多种混合物。9.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述固化剂为质量2-5:1-3:5-9的六亚甲基四胺、4-羟基苯磺酸和异丙醇的复配剂。10.一种根据权利要求1-任一项所述的用于换向器制作的电木粉材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将改性酚醛树脂、介酸酰胺、柠檬酸钾和环烷酸共同加入到混合机中，搅拌混合均匀，得混合料；s2、将复合填料、硬脂酸盐、偶联剂和固化剂依次加入到步骤s1的混合料中，混合密炼后，经轧胶、粉碎即得用于换向器制作的电木粉材料。

技术总结
本发明属于换向器制作材料技术领域，尤其是一种用于换向器制作的电木粉材料及其制备方法，解决了现有技术中木粉资源紧张，酚醛树脂成型条件要求高，完全固化时间长，固化物硬而脆，且固化时易产生副产物，耐候性差等问题，所述用于换向器制作的电木粉材料，包括以下原料：改性酚醛树脂、复合填料、介酸酰胺、柠檬酸钾、环烷酸、硬脂酸盐、偶联剂、固化剂。本发明原料选用科学合理，制备方法简单易实施，所得电木粉材料韧性、耐热性、耐腐蚀性、耐候性及耐水性良好，其具有突出的机械强度和电气绝缘强度，可广泛应用于电子产品、汽车产品，航空用品等领域，其用于换向器制作，具有综合性能好，使用寿命长等特点。用寿命长等特点。


技术研发人员：黄国兴 黄海波 张余明
受保护的技术使用者：浙江利丰电器股份有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/8