石墨电刷及其制备方法

石墨电刷及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电刷领域，具体地，涉及一种石墨电刷及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 石墨电刷是石墨中加入沥青、煤焦油和树脂等粘合剂混合压制而成。石墨电刷具 有质地软、电阻率低和摩擦系数低的优点，但因含杂质较多而易使石墨电刷具有较低的折 弯强度，严重影响了石墨电刷的使用寿命。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的是提供了一种石墨电刷，该石墨电刷具有优异的摩擦系数、电阻率 低、密度和折弯强度，同时制备该石墨电刷的方法步骤简单，原料易得。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种石墨电刷的制备方法，该方法包括：
[0005] 1)将苯酚、甲醛、碳酸钠和硼酸进行接触反应以制备硼改性酚醛树脂的工序；
[0006] 2)将硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物进行混合以制 备混合物的工序；
[0007] 3)在保护气的存在下，将混合物进行冷压并热处理以制备石墨电刷的工序。
[0008] 本发明还提供一种石墨电刷，该石墨电刷通过上述的制备方法而制得。
[0009] 通过上述技术方案，本发明提供的石墨电刷是通过将硼改性酚醛树脂、石墨粉、二 硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物进行混合、冷压和热处理制备而成。硼改性酚醛树脂为粘 合剂，二硫化钼为固体润滑剂，通过硼改性酚醛树脂、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物 的协同作用使得该石墨电刷具有优异的摩擦系数、电阻率低、密度和折弯强度，同时制备该 石墨电刷的方法步骤简单，原料易得。
[0010] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0011] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0012] 本发明提供了一种石墨电刷的制备方法，该方法包括：
[0013] 1)将苯酚、甲醛、碳酸钠和硼酸进行接触反应以制备硼改性酚醛树脂的工序；
[0014] 2)将硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物进行混合以制 备混合物的工序；
[0015] 3)在保护气的存在下，将混合物进行冷压并热处理以制备石墨电刷的工序。
[0016] 在本发明中，在制备硼改性酚醛树脂的工序中，苯酚、甲醛、碳酸钠和硼酸的用量 可以在宽的范围内选择，为了使得制得硼改性酚醛树脂能够更好地与石墨粉、二硫化钼、稀 土氟化物和金属氧化物相兼容，优选地，相对于1重量份的苯酚，甲醛的用量为〇. 8-1. 2重 量份，碳酸钠的用量为〇. 1_〇. 2重量份，硼酸的用量为0. 05-0. 15重量份。
[0017] 在本发明中，在制备硼改性酚醛树脂的工序中，为了使得硼改性酚醛树脂具有优 异的聚合度，优选地，接触反应的温度为70-100°C，接触反应的时间为4-8h。
[0018] 在本发明中，在制备硼改性酚醛树脂的工序中，为了使得硼酸能够对酚醛树脂的 改性效果更佳，优选地，先将苯酚、甲醛和碳酸钠在70-80°C下反应l_3h，再添加硼酸后在 90-100°C下反应 3-5h。
[0019] 在本发明中，在制备制备混合物的工序中，为了使得制备的石墨电刷具有优异的 摩擦系数、电阻率低、密度和折弯强度，优选地，稀土氟化物为氟化铈和/或氟化镧，金属氧 化物为三氧化锑和/或氧化铅。
[0020] 在本发明中，在制备混合物的工序中，硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟 化物和金属氧化物的用量可以在宽的范围内选择，为了使得石墨电刷具有优异的摩擦系 数、电阻率低、密度和折弯强度，优选地，相对于100重量份的硼改性酚醛树脂，石墨粉的用 量为70-90重量份，二硫化钼的用量为10-15重量份，稀土氟化物的用量为5-8重量份，金 属氧化物的用量为8-12重量份。
[0021] 在本发明中，在制备石墨电刷的工序中，冷压的压力和冷压的时间可以在宽的范 围内选择，为了使得硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物结合的 更加紧密，优选地，冷压的压力为20-25Mpa，冷压的时间为15-30min。
[0022] 在本发明中，在制备石墨电刷的工序中，热处理的温度和时间可以在宽的范围内 选择，为了使得硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物之间充分粘 合，优选地，热处理的温度为600-850°C，热处理的时间为l_2h。
[0023] 在本发明中，为了使得硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧 化物的颗粒更加细，优选地，在制备石墨电刷的工序之前，该方法还包括将混合物研磨并过 筛的工序，这样由于制备石墨电刷的原料颗粒更加细腻，从而使得各原料之间结合的更加 紧密，进一步使得石墨电刷具有优异的摩擦系数、电阻率低、密度和折弯强度。更优选地，过 筛的工序中，筛网为60-100目。
[0024] 在本发明中，为了防止在冷压和热处理的过程中，空气对的成分对石墨电刷性能 的影响，冷压成型并热处理以制备石墨电刷的工序是在保护器的存在下进行的，从保护效 果上考虑，优选地，保护气为氩气。
[0025] 本发明还一种石墨电刷，该石墨电刷通过上述的制备方法而制得。该石墨电刷具 有优异的摩擦系数、电阻率低、密度和折弯强度。
[0026] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，摩擦系数参数是通过 JB/T8155-2001的方法测得，电阻率参数是通过JB/T6773-2011的方法测得，密度参数是通 过厦门群隆仪器有限公司的石墨电极碳刷专用密度测试仪测得，折弯强度参数是通过济南 菱悦精密仪器有限公司的弹性元件抗拉强度测试仪测得。
[0027] 以下实施例中，苯酚是淄博淄大化工贸易有限公司，甲醛是东莞市启明化工有限 公司的产品，碳酸钠是河北祥盛化工有限公司的产品，硼酸上海禹本化工科技有限公司的 产品，石墨粉是青岛富润达石墨有限公司的产品，二硫化钼是上海在邦化工有限公司的产 品，氟化铈是陕西蓝鑫化工有限公司的产品，氟化镧是乐山沃耐稀电子材料有限公司的产 品，三氧化锑是天津市化学试剂供销公司的产品，氧化铅是启东市名成化工有限公司的产 品。
[0028] 实施例1
[0029] 1)在85°C下，将10kg的苯酷，10kg的甲醛，1. 5kg的碳酸钠和1kg的硼酸反应6h 制得硼改性酚醛树脂；
[0030] 2)将10kg的硼改性酚醛树脂，8kg的石墨粉，1. 2kg的二硫化钼，0. 7kg的氟化铈， lkg的三氧化锑进行混合制得混合物；
[0031] 3)将上述混合物在22Mpa下冷压25min并在700°C下热处理1. 5h以制得石墨电 刷Al〇
[0032] 并对A1的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0033] 实施例2
[0034] 1)在70°C下，将10kg的苯酚，8kg的甲醛，lkg的碳酸钠和0. 5kg的硼酸反应4h 制得 硼改性酚醛树脂；
[0035] 2)将10kg的硼改性酚醛树脂，7kg的石墨粉，lkg的二硫化钼，0. 7kg的氟化镧， 〇. 8kg的氧化铅进行混合制得混合物；
[0036] 3)将上述混合物在20Mpa下冷压15min并在600°C下热处理lh以制得石墨电刷 A2〇
[0037] 并对A2的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0038] 实施例3
[0039] 1)在100°C下，将10kg的苯酷，12kg的甲醛，2kg的碳酸钠和1. 5kg的硼酸反应8h 制得硼改性酚醛树脂；
[0040] 2)将10kg的硼改性酷醛树脂，9kg的石墨粉，1. 5kg的二硫化钼，0. 8kg的氟化铺， 1. 2kg的三氧化锑进行混合制得混合物；
[0041] 3)将上述混合物在25Mpa下冷压30min并在850°C下热处理2h以制得石墨电刷 A3〇
[0042] 并对A3的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0043] 实施例4
[0044] 按照实施例1的方法进行，所不同的是，0. 7kg的氟化镧改为0. 4kg的氟化铈和 〇. 3kg的氟化镧以制得石墨电刷A4。
[0045] 并对A4的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0046] 实施例5
[0047] 按照实施例1的方法进行，所不同的是，0. 8kg的氧化铅改为0. 4kg的三氧化锑和 〇. 4kg的氧化铅以制得石墨电刷A5。
[0048] 并对A5的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0049] 实施例6
[0050] 按照实施例1的方法进行，所不同的是，在制备硼改性酚醛树脂的工序中，先将苯 酚、甲醛和碳酸钠在80°C下反应2h，再添加硼酸后在100°C下反应4h以制得石墨电刷A6。
[0051] 并对A6的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0052] 对比例1
[0053] 按照实施例1的方法进行，所不同的是，不含有硼酸以制得石墨电刷B1。并对B1 的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0054] 对比例2
[0055] 按照实施例1的方法进行，所不同的是，不含有二硫化钼以制得石墨电刷B2。并对 B2的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0056] 对比例3
[0057] 按照实施例1的方法进行，所不同的是，不含有稀土氟化物以制得石墨电刷B3。并 对B3的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0058] 对比例4
[0059] 按照实施例1的方法进行，所不同的是，不含有稀土氟化物以制得石墨电刷B4。并 对B4的摩擦系数、电阻率、密度和折弯强度进行检测，检测结果见表1。
[0060] 表 1
[0061]
[0062] 由上表可知，本发明通过将硼改性酚醛树脂、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物 加入到石墨粉中制得石墨电刷，其中硼改性酚醛树脂、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物 的协同作用能够使得石墨电刷具有优异的摩擦系数、电阻率低、密度和折弯强度。
[0063] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这 些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0064] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0065] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1. 一种石墨电刷的制备方法，其特征在于，所述方法包括： 1) 将苯酚、甲醛、碳酸钠和硼酸进行接触反应以制备硼改性酚醛树脂的工序； 2) 将所述硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物进行混合以制 备混合物的工序； 3) 在保护气的存在下，将所述混合物进行冷压并热处理以制备所述石墨电刷的工序。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备硼改性酚醛树脂的工序中，相 对于1重量份的苯酚，所述甲醛的用量为0. 8-1. 2重量份，所述碳酸钠的用量为0. 1-0. 2重 量份，所述硼酸的用量为〇. 05-0. 15重量份。3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述接触反应的温度为 70-100°C，所述接触反应的时间为4-8h ; 优选地，在制备硼改性酚醛树脂的工序中，先将苯酚、甲醛和碳酸钠在70-80°C下反应 l_3h，再添加硼酸后在90-100°C下反应3-5h。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备制备混合物的工序中，所述稀 土氟化物为氟化铈和/或氟化镧，所述金属氧化物为三氧化锑和/或氧化铅。5. 根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，在制备混合物的工序中，相对于 100重量份的所述硼改性酚醛树脂，所述石墨粉的用量为70-90重量份，所述二硫化钼的用 量为10-15重量份，所述稀土氟化物的用量为5-8重量份，所述金属氧化物的用量为8-12 重量份。6. 根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，在制备所述石墨电刷的工序中， 所述冷压的压力为20-25Mpa，所述冷压的时间为15-30min。7. 根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，在制备所述石墨电刷的工序中， 所述热处理的温度为600-850°C，所述热处理的时间为l_2h。8. 根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，在制备所述石墨电刷的工序之 前，该方法还包括将所述混合物研磨并过筛的工序； 优选地，所述过筛的工序中，所述筛网为60-100目。9. 根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，在制备所述石墨电刷的工序中， 所述保护气为氩气。10. -种石墨电刷，其特征在于，所述石墨电刷通过权利要求1-9中的任意一项所述的 制备方法而制得。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨电刷及其制备方法，所述方法包括：1)将苯酚、甲醛、碳酸钠和硼酸进行接触反应以制备硼改性酚醛树脂的工序；2)将所述硼改性酚醛树脂、石墨粉、二硫化钼、稀土氟化物和金属氧化物进行混合以制备混合物的工序；3)在保护气的存在下，将所述混合物进行冷压并热处理以制备所述石墨电刷的工序。该石墨电刷具有优异的摩擦系数、电阻率低、密度和折弯强度。
【IPC分类】H01R39/20, H01R43/12
【公开号】CN104882755
【申请号】CN201510175035
【发明人】伍克军
【申请人】芜湖中源赛特管业有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月14日