石墨電刷及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電刷領域，具體地，涉及一種石墨電刷及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 石墨電刷是石墨中加入瀝青、煤焦油和樹脂等粘合劑混合壓制而成。石墨電刷具 有質地軟、電阻率低和摩擦系數低的優點，但因含雜質較多而易使石墨電刷具有較低的折 彎強度，嚴重影響了石墨電刷的使用壽命。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供了一種石墨電刷，該石墨電刷具有優異的摩擦系數、電阻率 低、密度和折彎強度，同時制備該石墨電刷的方法步驟簡單，原料易得。
[0004] 為了實現上述目的，本發明提供一種石墨電刷的制備方法，該方法包括：
[0005] 1)將苯酚、甲醛、碳酸鈉和硼酸進行接觸反應以制備硼改性酚醛樹脂的工序；
[0006] 2)將硼改性酚醛樹脂、石墨粉、二硫化鉬、稀土氟化物和金屬氧化物進行混合以制 備混合物的工序；
[0007] 3)在保護氣的存在下，將混合物進行冷壓并熱處理以制備石墨電刷的工序。
[0008] 本發明還提供一種石墨電刷，該石墨電刷通過上述的制備方法而制得。
[0009] 通過上述技術方案，本發明提供的石墨電刷是通過將硼改性酚醛樹脂、石墨粉、二 硫化鉬、稀土氟化物和金屬氧化物進行混合、冷壓和熱處理制備而成。硼改性酚醛樹脂為粘 合劑，二硫化鉬為固體潤滑劑，通過硼改性酚醛樹脂、二硫化鉬、稀土氟化物和金屬氧化物 的協同作用使得該石墨電刷具有優異的摩擦系數、電阻率低、密度和折彎強度，同時制備該 石墨電刷的方法步驟簡單，原料易得。
[0010] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0011] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0012] 本發明提供了一種石墨電刷的制備方法，該方法包括：
[0013] 1)將苯酚、甲醛、碳酸鈉和硼酸進行接觸反應以制備硼改性酚醛樹脂的工序；
[0014] 2)將硼改性酚醛樹脂、石墨粉、二硫化鉬、稀土氟化物和金屬氧化物進行混合以制 備混合物的工序；
[0015] 3)在保護氣的存在下，將混合物進行冷壓并熱處理以制備石墨電刷的工序。
[0016] 在本發明中，在制備硼改性酚醛樹脂的工序中，苯酚、甲醛、碳酸鈉和硼酸的用量 可以在寬的范圍內選擇，為了使得制得硼改性酚醛樹脂能夠更好地與石墨粉、二硫化鉬、稀 土氟化物和金屬氧化物相兼容，優選地，相對于1重量份的苯酚，甲醛的用量為〇. 8-1. 2重 量份，碳酸鈉的用量為〇. 1_〇. 2重量份，硼酸的用量為0. 05-0. 15重量份。
[0017] 在本發明中，在制備硼改性酚醛樹脂的工序中，為了使得硼改性酚醛樹脂具有優 異的聚合度，優選地，接觸反應的溫度為70-100°C，接觸反應的時間為4-8h。
[0018] 在本發明中，在制備硼改性酚醛樹脂的工序中，為了使得硼酸能夠對酚醛樹脂的 改性效果更佳，優選地，先將苯酚、甲醛和碳酸鈉在70-80°C下反應l_3h，再添加硼酸后在 90-100°C下反應 3-5h。
[0019] 在本發明中，在制備制備混合物的工序中，為了使得制備的石墨電刷具有優異的 摩擦系數、電阻率低、密度和折彎強度，優選地，稀土氟化物為氟化鈰和/或氟化鑭，金屬氧 化物為三氧化銻和/或氧化鉛。
[0020] 在本發明中，在制備混合物的工序中，硼改性酚醛樹脂、石墨粉、二硫化鉬、稀土氟 化物和金屬氧化物的用量可以在寬的范圍內選擇，為了使得石墨電刷具有優異的摩擦系 數、電阻率低、密度和折彎強度，優選地，相對于100重量份的硼改性酚醛樹脂，石墨粉的用 量為70-90重量份，二硫化鉬的用量為10-15重量份，稀土氟化物的用量為5-8重量份，金 屬氧化物的用量為8-12重量份。
[0021] 在本發明中，在制備石墨電刷的工序中，冷壓的壓力和冷壓的時間可以在寬的范 圍內選擇，為了使得硼改性酚醛樹脂、石墨粉、二硫化鉬、稀土氟化物和金屬氧化物結合的 更加緊密，優選地，冷壓的壓力為20-25Mpa，冷壓的時間為15-30min。
[0022] 在本發明中，在制備石墨電刷的工序中，熱處理的溫度和時間可以在寬的范圍內 選擇，為了使得硼改性酚醛樹脂、石墨粉、二硫化鉬、稀土氟化物和金屬氧化物之間充分粘 合，優選地，熱處理的溫度為600-850°C，熱處理的時間為l_2h。
[0023] 在本發明中，為了使得硼改性酚醛樹脂、石墨粉、二硫化鉬、稀土氟化物和金屬氧 化物的顆粒更加細，優選地，在制備石墨電刷的工序之前，該方法還包括將混合物研磨并過 篩的工序，這樣由于制備石墨電刷的原料顆粒更加細膩，從而使得各原料之間結合的更加 緊密，進一步使得石墨電刷具有優異的摩擦系數、電阻率低、密度和折彎強度。更優選地，過 篩的工序中，篩網為60-100目。
[0024] 在本發明中，為了防止在冷壓和熱處理的過程中，空氣對的成分對石墨電刷性能 的影響，冷壓成型并熱處理以制備石墨電刷的工序是在保護器的存在下進行的，從保護效 果上考慮，優選地，保護氣為氬氣。
[0025] 本發明還一種石墨電刷，該石墨電刷通過上述的制備方法而制得。該石墨電刷具 有優異的摩擦系數、電阻率低、密度和折彎強度。
[0026] 以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，摩擦系數參數是通過 JB/T8155-2001的方法測得，電阻率參數是通過JB/T6773-2011的方法測得，密度參數是通 過廈門群隆儀器有限公司的石墨電極碳刷專用密度測試儀測得，折彎強度參數是通過濟南 菱悅精密儀器有限公司的彈性元件抗拉強度測試儀測得。
[0027] 以下實施例中，苯酚是淄博淄大化工貿易有限公司，甲醛是東莞市啟明化工有限 公司的產品，碳酸鈉是河北祥盛化工有限公司的產品，硼酸上海禹本化工科技有限公司的 產品，石墨粉是青島富潤達石墨有限公司的產品，二硫化鉬是上海在邦化工有限公司的產 品，氟化鈰是陜西藍鑫化工有限公司的產品，氟化鑭是樂山沃耐稀電子材料有限公司的產 品，三氧化銻是天津市化學試劑供銷公司的產品，氧化鉛是啟東市名成化工有限公司的產 品。
[0028] 實施例1
[0029] 1)在85°C下，將10kg的苯酷，10kg的甲醛，1. 5kg的碳酸鈉和1kg的硼酸反應6h 制得硼改性酚醛樹脂；
[0030] 2)將10kg的硼改性酚醛樹脂，8kg的石墨粉，1. 2kg的二硫化鉬，0. 7kg的氟化鈰， lkg的三氧化銻進行混合制得混合物；
[0031] 3)將上述混合物在22Mpa下冷壓25min并在700°C下熱處理1. 5h以制得石墨電 刷Al〇
[0032] 并對A1的摩擦系數、電阻率、密度和折彎強度進行檢測，檢測結果見表1。
[0033] 實施例2
[0034] 1)在70°C下，將10kg的苯酚，8kg的甲醛，lkg的碳酸鈉和0. 5kg的硼酸反應4h 制得