[发明专利]一种风电偏航制动器用改性聚酰亚胺摩擦材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种风电偏航制动器用改性聚酰亚胺摩擦材料，是将聚酰亚胺、聚四氟乙烯、碳纤维、玄武岩纤维、二硫化钼、陶瓷粉、纳米银粉、纳米碳化铌混合均匀，放入金属模具，水平放置在液压机上预压制得到预成型毛坯；再将预成型毛坯放入柔性硅橡胶套中，于冷等静压机中压制，得到冷等静压毛坯；然后将冷等静压毛坯装入包套，抽真空密封后于热等静压机中压制，自然降温去除包套，即得聚酰亚胺摩擦材料。本发明制备的改性聚酰亚胺摩擦材料是兼具耐温性好、高承载、低摩擦、高耐磨的聚合物树脂基摩擦材料，在风电制动及其它制动领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种改性聚酰亚胺摩擦材料，尤其涉及一种风电偏航制动器用改性聚酰亚胺摩擦材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

风电偏航制动系统是风电机组安全控制中最重要的保护装置，是其他保护装置赖以实现的物理基础。由于风电偏航制动器具有制动时间短、夹紧力大等特点，因此摩擦材料的要求非常高，不仅要有良好的力学性能，还应有高的摩擦因数与低的磨损率。风电偏航制动器用摩擦材料主要包含铜基粉末冶金摩擦材料、改性酚醛树脂摩擦材料、改性聚醚醚酮摩擦材料、改性聚酰亚胺摩擦材料等。当前国内风电摩擦材料主要以铜基为主，该材料中硬质点使用偏多，虽然硬度、耐磨性能达到使用要求，但是对制动盘会造成很大的损伤，风电机组偏航时还会发出刺耳的噪声可达110dB或者更高，风电机组甚至还因低频抖动而报警，随之停止运行发电，严重影响风力发电的安全性与工作效率。

聚合物树脂基摩擦材料因具有比重小、对对偶盘损伤小、制动噪音低、生产工艺简单以及价格低廉等特点其作为风电制动摩擦片得到了广泛的应用。聚合物树脂高温分解被认为是摩擦材料摩擦系数热衰退的主要原因。传统的风电制动酚醛摩擦材料热分解温度＜450℃，在高速、高载和高温条件下存在衰退现象严重。此外，以往聚合物树脂基摩擦材料热压成型加压方式多采用上下双向加压，但是模具四周的加压只能依靠模具自身产生的挤压，因此各个方向上的受压并不均一而无法实现真正意义上的均一致密化。该类成型工艺压制材料高度一般小于70mm。

聚酰亚胺树脂是综合性能最佳的有机高分子材料之一，作为摩擦材料的树脂基体，能够长期服役于-200～300℃的温度范围下，并且具有优异的机械强度与抗蠕变性能，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是“解决问题的能手”。然而纯的聚酰亚胺树脂基体通常表现出高的磨损率，摩擦系数波动性大，在实际应用中必须经过改性才能实现稳定的高摩擦系数以及低磨损率。目前聚酰亚胺作为摩擦材料主要应用于超声电机上，由于超声电机特殊的应用要求，要求摩擦材料摩擦系数高、低磨损，装配使用时必须具有一定的微变形才能驱动转子，其承载能力要求不高，否则会产生打滑现象，其难以满足风电制动摩擦片要求的高承载能力要求。因此，聚酰亚胺摩擦材料还没有作为风电制动摩擦片使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性聚酰亚胺摩擦材料的制备方法，主要用于风电偏航制动器的制作。

本发明改性聚酰亚胺摩擦材料，是由以下原料和工艺制备而成：

原料配比：以重量份计：聚酰亚胺55~70份，聚四氟乙烯5~20份，碳纤维5~15份，玄武岩纤维5~15份，二硫化钼10~25份，陶瓷粉5~15份，纳米银粉5~10份，纳米碳化铌1~3份。其中原料聚酰亚胺的粒径为75~150μm；聚四氟乙烯粒径为5~38μm；碳纤维直径为7±1μm，径长比1:5~1:10；玄武岩纤维直径为13±1μm，长度6±0.5mm；二硫化钼粒径为2.5~10μm；陶瓷粉粒径为38~50μm；纳米碳化铌粒径为40~60nm；纳米银粉粒径为50~150nm。