CN106436448A - 一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法 - Google Patents

一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，首先将碳纤维放在硝酸与水的混合溶液中浸泡，取出后烘干。然后将干燥后的碳纤维放入水热反应釜中，加入丙烯酸溶液，在60‑100℃水热条件下加热1‑3h进行双烯合成反应，将经过改性后碳纤维取出，用蒸馏水反复清洗3‑5次。将改性碳纤维、纸纤维、芳纶纤维和填料按照质量比(12‑45)：(8‑20)：(8‑20)：(5‑25)在水中均匀混合制浆，采用特殊抽滤装置，抽滤成型，制备摩擦材料原纸，经过热压冲裁，得到碳纤维增强纸基湿式摩擦材料。将制得的样品用于摩擦磨损性能测试。本发明所制备的纸基湿式摩擦材料工艺过程简单，性能优异，成本低，适用于大规模生产。

Description

一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备 方法
技术领域
本发明涉及一种纸基湿式摩擦材料的制备方法，具体涉及一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法。
背景技术
在湿式离合器中要求所使用的湿式摩擦材料具有适宜而稳定的摩擦系数、良好的耐磨性、机械强度高、使用寿命长、换挡平稳并能够经受过载条件下的热冲击、制动过程中对对偶盘损伤小等一系列优异的性能。以碳纤维为增强纤维制备出的湿式摩擦材料性能优异，可以满足湿式摩擦工况的特殊要求，但是碳纤维的结构具有一个显著的缺陷，表面惰性大、表面能低，缺乏有活性的官能团，与树脂基体的浸润性差，界面结合强度弱，界面处存在较多的缺陷，这大大的限制了碳纤维在湿式摩擦材料中的应用。因此对碳纤维表面进行改性处理，提高纤维表面活性对制备性能更加优异的湿式摩擦材料具有重要的意义。
申请号为CN103361768A的中国专利“聚丙烯腈基碳纤维表面改性方法”采用等离子体处理和液相接枝的方法改性碳纤维，提高了碳纤维的表面活性，但这项技术对设备要求较高。申请号为CN103696228A的中国专利一种碳纤维表面处理方法，采用低温等离子体轰击处理碳纤维，改善了纤维的拉伸强度和弯曲强度。但是此方法严重损伤单根纤维强度，同时对设备要求高，耗能大。申请号为103469534A的中国专利在碳纤维表面化学接枝六亚甲基四按改善与树脂界面结合性能，使界面性能提高。但是此方法反应剧烈，难以控制，纤维拉伸轻度大大下降，同时对设备要求高操作过程复杂等。申请号为200310460902.6.7的中国专利“一种碳纤维表面化学接枝改性的方法”采用将丙酮清洗后碳纤维放置于温度为350℃-370℃和压力为8MPa-14MPa的超临界丙酮—水体系中浸泡20-30min，来去除纤维的环氧涂层，这种方法虽然很好的去除了环氧涂层，但是实验过程中温度、压力高，对设备要求比较高。申请号为CN103541212A的中国专利“碳纤维表面改性方法和设备、碳纤维及其复合材料和应用”发明了一种通过电化学改性碳纤维的方法，有效的提高了碳纤维复合材料的结合强度，但是电化学处理对碳纤维造成一定损伤并且此技术并没有应用于摩擦材料中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明在水热条件下对碳纤维表面进行改性，采用一步双烯合成反应在纤维表面无损接枝含羧基的活性官能团，并将改性后的碳纤维作为增强纤维，通过抽滤成型工艺制备出性能优异湿式摩擦材料，避免传统处理工艺对碳纤维的损伤，提高纤维活性同时不损伤碳纤维强度，增强碳纤维与树脂结合性能。通过在湿式摩擦材料引入经丙烯酸改性后的碳纤维，获得一种高动摩擦系数、低磨损率的纸基湿式摩擦材料。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡，取出后清洗并烘干，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入丙烯酸溶液，在水热条件下进行双烯合成反应，取出后清洗并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：将改性碳纤维、纸纤维、芳纶纤维和填料按照质量比(12-45)：(8-20)：(8-20)：(5-25)在水中均匀混合制浆，将混合浆料抽滤成型，获得摩擦材料预制体并晾干；然后将改性酚醛树脂溶于乙醇溶剂中制成改性酚醛树脂乙醇溶液，将晾干后的摩擦材料预制体浸渍于改性酚醛树脂乙醇溶液中使改性酚醛树脂均匀的渗入晾干后的摩擦材料预制体中，取出后自然晾干，得到含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为(10-40)：(12-45)，将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸经热压固化得到丙烯酸改性湿式摩擦材料。
进一步地，步骤一中硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：(3-5)。
进一步地，步骤一中每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维。
进一步地，步骤二中每0.4-1.5g预处理的碳纤维中加入25-40ml丙烯酸溶液。
进一步地，步骤二中的丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸。
进一步地，步骤二中水热反应的温度为60-100℃，时间为1-3h。
进一步地，步骤三中改性酚醛树脂乙醇溶液的质量浓度为9-15％。
进一步地，步骤三中将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在压力为5MPa、温度为170℃的条件下热压15分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明方法通过在水热条件下，以丙烯酸为接枝单体采用双烯合成反应改性碳纤维，将含氧官能团接枝到纤维表面，大大改善纤维表面惰性环境，并在湿式摩擦材料中引入经丙烯酸改性碳纤维，极大地提高碳纤维与树脂基体的结合强度，从而制备出了性能更加优异的纸基湿式摩擦材料，另外这种碳纤维改性工艺简单，操作方便，原料易得且成本低，适用于大规模生产，制备的纸基湿式摩擦材料动摩擦系数达到0.11～0.15，摩擦材料磨损率小于1.3×10-8cm3/J，展现出了优异的摩擦磨损性能。
进一步地，通过控制反应过程的条件，以碳纤维作为双烯体(具有斥电子基)，丙烯酸作为亲双烯体(具有-COOH)通过一步双烯合成反应成功将含氧官能团接枝到碳纤维表面，不仅提高碳纤维表面活性且对碳纤维几乎没有损伤，同时提高纤维表面接枝率和接枝物的稳定性，增强与树脂基体的相容性，改性后碳纤维制备样品拉伸强度、剪切强度均比未改性碳纤维制备样品提高一倍以上。
附图说明
图1为丙烯酸接枝体与碳纤维接枝改性原理图；
图2为原始碳纤维和改性碳纤维的剪切强度对比图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将原始碳纤维首先在丙酮溶液中浸泡10h，去除碳纤维表面上浆剂和污染物，用蒸馏水清洗3-5次后烘干备用，然后将去除上浆剂和污染物的碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡1-3h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：(3-5)，取出后清洗3-5次后在50-80℃烘箱中烘干，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，其中每0.4-1.5g预处理的碳纤维中加入25-40ml丙烯酸溶液，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为60-100℃，时间为1-3h，取出后清洗3-5次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：将改性碳纤维、纸纤维、芳纶纤维和填料按照质量比(12-45)：(8-20)：(8-20)：(5-25)在水中均匀混合制浆，将混合浆料抽滤成型，获得摩擦材料预制体并晾干；然后将改性酚醛树脂溶于乙醇溶剂中制成质量浓度为9-15％的改性酚醛树脂乙醇溶液，将晾干后的摩擦材料预制体浸渍于改性酚醛树脂乙醇溶液中使改性酚醛树脂均匀的渗入晾干后的摩擦材料预制体中，取出后自然晾干，得到含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为(10-40)：(12-45)，将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在压力为5MPa、温度为170℃的条件下热压15分钟得到丙烯酸改性湿式摩擦材料。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
步骤一：将聚丙烯腈基碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡2h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：5，取出后用蒸馏水清洗3次，随后在60℃烘箱中干燥24h，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将1.5g经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入40ml丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为80℃，时间为2h，取出后用蒸馏水清洗3次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：分别称取改性碳纤维9.0g，芳纶纤维4.0g，纸纤维1.6g，填料1.0g(其中氧化锌0.8g、高岭土0.2g)。先将2g腰果壳油改性酚醛树脂溶入乙醇溶剂中配制成质量浓度为10％的酚醛树脂-乙醇溶液，然后将各种纤维和无机填料在水中均匀混合制浆，将混合浆料采用特殊抽滤装置进行抽滤成型，它可以使浆料混合更加均匀快速，获得摩擦材料预制体并烘干。将预制体放置于空气中，待其完全晾干后称量晾干后的摩擦材料预制体的质量，记为W1；将预制体浸入改性酚醛树脂-乙醇溶液6min，使树脂充分并且均匀的渗入预制体后，自然晾干得到含酚醛树脂的摩擦材料原纸，称量含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量，记为W2；计算含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量与晾干后的摩擦材料预制体的质量之差ΔW(ΔW＝W2－W1)，得出晾干后的摩擦材料预制体浸入了4.4g(即ΔW＝4.4g)的改性酚醛树脂。然后将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在热压温度170℃、压力5MPa的条件下，热压15分钟，获得所述纸基摩擦材料。这种摩擦材料的动摩擦系数为0.14～0.15，磨损率为1.0×10-8cm3/J。
实施例2
步骤一：将沥青基碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡3h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：4，取出后用蒸馏水清洗5次，随后在80℃烘箱中干燥24h，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将1.0g经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入30ml丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为100℃，时间为2h，取出后用蒸馏水清洗5次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：分别称取改性碳纤维6.0g，芳纶纤维1.6g，纸纤维2.4g，填料2.0g(其中石英粉1.0g、高岭土1.0g)。先将8g丁腈改性酚醛树脂溶入乙醇溶剂中配制成质量浓度为15％的酚醛树脂-乙醇溶液，然后将各种纤维和无机填料在水中均匀混合制浆，将混合浆料采用特殊抽滤装置进行抽滤成型，它可以使浆料混合更加均匀快速，获得摩擦材料预制体并烘干。将预制体放置于空气中，待其完全晾干后称量晾干后的摩擦材料预制体的质量，记为W1；将预制体浸入改性酚醛树脂-乙醇溶液6min，使树脂充分并且均匀的渗入预制体后，自然晾干得到含酚醛树脂的摩擦材料原纸，称量含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量，记为W2；计算含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量与晾干后的摩擦材料预制体的质量之差ΔW(ΔW＝W2－W1)，得出晾干后的摩擦材料预制体浸入了8g(即ΔW＝8g)的改性酚醛树脂。然后将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在热压温度170℃、压力5MPa的条件下，热压15分钟，获得所述纸基摩擦材料。这种摩擦材料的动摩擦系数为0.12～0.14，磨损率为1.2×10- 8cm3/J。
实施例3
步骤一：将沥青基碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡1h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：5，取出后用蒸馏水清洗4次，随后在50℃烘箱中干燥24h，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将0.4g经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入25ml丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为60℃，时间为2h，取出后用蒸馏水清洗4次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：分别称取改性碳纤维2.4g，芳纶纤维3.0g，纸纤维4.0g，填料4.6g(其中氧化锌1.8g、硫酸钡2.8g)。先将6g丁腈改性酚醛树脂溶入乙醇溶剂中配制成质量浓度为12％的酚醛树脂-乙醇溶液，然后将各种纤维和无机填料在水中均匀混合制浆，将混合浆料采用特殊抽滤装置进行抽滤成型，它可以使浆料混合更加均匀快速，获得摩擦材料预制体并烘干。将预制体放置于空气中，待其完全晾干后称量晾干后的摩擦材料预制体的质量，记为W1；将预制体浸入改性酚醛树脂-乙醇溶液8min，使树脂充分并且均匀的渗入预制体后，自然晾干得到含酚醛树脂的摩擦材料原纸，称量含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量，记为W2；计算含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量与晾干后的摩擦材料预制体的质量之差ΔW(ΔW＝W2－W1)，得出晾干后的摩擦材料预制体浸入了6g(即ΔW＝6g)的改性酚醛树脂。然后将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在热压温度170℃、压力5MPa的条件下，热压15分钟，获得所述纸基摩擦材料。这种摩擦材料的动摩擦系数为0.11～0.12，磨损率为1.3×10- 8cm3/J。
实施例4
步骤一：将聚丙烯腈基碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡2h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：4，取出后用蒸馏水清洗3次，随后在50℃烘箱中干燥24h，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将0.8g经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入28ml丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为60℃，时间为3h，取出后用蒸馏水清洗3次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：分别称取改性碳纤维5g，芳纶纤维3.0g，纸纤维2.0g，填料5g(其中氧化硅2.8g、石英粉2.2g)。先将4g硼改性酚醛树脂溶入乙醇溶剂中配制成质量浓度为12％的酚醛树脂-乙醇溶液，然后将各种纤维和无机填料在水中均匀混合制浆，将混合浆料采用特殊抽滤装置进行抽滤成型，它可以使浆料混合更加均匀快速，获得摩擦材料预制体并烘干。将预制体放置于空气中，待其完全晾干后称量晾干后的摩擦材料预制体的质量，记为W1；将预制体浸入改性酚醛树脂-乙醇溶液6min，使树脂充分并且均匀的渗入预制体后，自然晾干得到含酚醛树脂的摩擦材料原纸，称量含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量，记为W2；计算含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量与晾干后的摩擦材料预制体的质量之差ΔW(ΔW＝W2－W1)，得出晾干后的摩擦材料预制体浸入了5g(即ΔW＝5g)的改性酚醛树脂。然后将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在热压温度170℃、压力5MPa的条件下，热压15分钟，获得所述纸基摩擦材料。这种摩擦材料的动摩擦系数为0.11～0.14，磨损率为1.2×10-8cm3/J。
实施例5
步骤一：将聚丙烯腈基碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡2h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：3，取出后用蒸馏水清洗5次，随后在80℃烘箱中干燥24h，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将1.3g经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入38ml丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为80℃，时间为3h，取出后用蒸馏水清洗4次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：分别称取改性碳纤维8g，芳纶纤维2.4g，纸纤维3.6g，填料4.0g(其中硅藻土1.4g、高岭土2.6g)。先将5g腰果壳油改性酚醛树脂溶入乙醇溶剂中配制成质量浓度为9％的酚醛树脂-乙醇溶液，然后将各种纤维和无机填料在水中均匀混合制浆，将混合浆料采用特殊抽滤装置进行抽滤成型，它可以使浆料混合更加均匀快速，获得摩擦材料预制体并烘干。将预制体放置于空气中，待其完全晾干后称量晾干后的摩擦材料预制体的质量，记为W1；将预制体浸入改性酚醛树脂-乙醇溶液5min，使树脂充分并且均匀的渗入预制体后，自然晾干得到含酚醛树脂的摩擦材料原纸，称量含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量，记为W2；计算含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量与晾干后的摩擦材料预制体的质量之差ΔW(ΔW＝W2－W1)，得出晾干后的摩擦材料预制体浸入了2g(即ΔW＝2g)的改性酚醛树脂。然后将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在热压温度170℃、压力5MPa的条件下，热压15分钟，获得所述纸基摩擦材料。这种摩擦材料的动摩擦系数为0.13～0.14，磨损率为1.1×10-8cm3/J。
实施例6
步骤一：将沥青基碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡2h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：5，取出后用蒸馏水清洗4次，随后在60℃烘箱中干燥24h，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将0.6g经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入27ml丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为100℃，时间为1h，取出后用蒸馏水清洗5次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：分别称取改性碳纤维3g，芳纶纤维2.5g，纸纤维2.5g，填料4.0g(其中氧化锌2.5g、高岭土1.5g)。先将5g丁腈改性酚醛树脂溶入乙醇溶剂中配制成质量浓度为15％的酚醛树脂-乙醇溶液，然后将各种纤维和无机填料在水中均匀混合制浆，将混合浆料采用特殊抽滤装置进行抽滤成型，它可以使浆料混合更加均匀快速，获得摩擦材料预制体并烘干。将预制体放置于空气中，待其完全晾干后称量晾干后的摩擦材料预制体的质量，记为W1；将预制体浸入改性酚醛树脂-乙醇溶液10min，使树脂充分并且均匀的渗入预制体后，自然晾干得到含酚醛树脂的摩擦材料原纸，称量含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量，记为W2；计算含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量与晾干后的摩擦材料预制体的质量之差ΔW(ΔW＝W2－W1)，得出晾干后的摩擦材料预制体浸入了8g(即ΔW＝8g)的改性酚醛树脂。然后将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在热压温度170℃、压力5MPa的条件下，热压15分钟，获得所述纸基摩擦材料。这种摩擦材料的动摩擦系数为0.13～0.14，磨损率为1.1×10-8cm3/J。
实施例7
步骤一：将沥青基碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡1h，每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维，且硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：4，取出后用蒸馏水清洗3次，随后在70℃烘箱中干燥24h，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将1.1g经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入35ml丙烯酸溶液(丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸)，在水热条件下进行双烯合成反应，反应的温度为80℃，时间为1h，取出后用蒸馏水清洗3次并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：分别称取改性碳纤维7g，芳纶纤维3.5g，纸纤维2.5g，填料3.0g(其中氧化锌1.4g、高岭土1.6g)。先将4g硼改性酚醛树脂溶入乙醇溶剂中配制成质量浓度为10％的酚醛树脂-乙醇溶液，然后将各种纤维和无机填料在水中均匀混合制浆，将混合浆料采用特殊抽滤装置进行抽滤成型，它可以使浆料混合更加均匀快速，获得摩擦材料预制体并烘干。将预制体放置于空气中，待其完全晾干后称量晾干后的摩擦材料预制体的质量，记为W1；将预制体浸入改性酚醛树脂-乙醇溶液6min，使树脂充分并且均匀的渗入预制体后，自然晾干得到含酚醛树脂的摩擦材料原纸，称量含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量，记为W2；计算含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸的质量与晾干后的摩擦材料预制体的质量之差ΔW(ΔW＝W2－W1)，得出晾干后的摩擦材料预制体浸入了4g(即ΔW＝4g)的改性酚醛树脂。然后将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在热压温度170℃、压力5MPa的条件下，热压15分钟，获得所述纸基摩擦材料。这种摩擦材料的动摩擦系数为0.13～0.14，磨损率为1.2×10-8cm3/J。

Claims (8)

1.一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维浸入硝酸与水的混合溶液中浸泡，取出后清洗并烘干，得到预处理的碳纤维；
步骤二：将经过预处理的碳纤维放入水热反应釜中，加入丙烯酸溶液，在水热条件下进行双烯合成反应，取出后清洗并烘干得到改性碳纤维；
步骤三：将改性碳纤维、纸纤维、芳纶纤维和填料按照质量比(12-45)：(8-20)：(8-20)：(5-25)在水中均匀混合制浆，将混合浆料抽滤成型，获得摩擦材料预制体并晾干；然后将改性酚醛树脂溶于乙醇溶剂中制成改性酚醛树脂乙醇溶液，将晾干后的摩擦材料预制体浸渍于改性酚醛树脂乙醇溶液中使改性酚醛树脂均匀的渗入晾干后的摩擦材料预制体中，取出后自然晾干，得到含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为(10-40)：(12-45)，将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸经热压固化得到丙烯酸改性湿式摩擦材料。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，步骤一中硝酸与水的混合溶液中硝酸与水的体积比为1：(3-5)。
3.根据权利要求1所述的一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，步骤一中每100mL的硝酸与水的混合溶液中浸入3g碳纤维。
4.根据权利要求1所述的一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，步骤二中每0.4-1.5g预处理的碳纤维中加入25-40ml丙烯酸溶液。
5.根据权利要求1所述的一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，步骤二中的丙烯酸溶液为质量分数为99.5％的精酸。
6.根据权利要求1所述的一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，步骤二中水热反应的温度为60-100℃，时间为1-3h。
7.根据权利要求1所述的一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，步骤三中改性酚醛树脂乙醇溶液的质量浓度为9-15％。
8.根据权利要求1所述的一种丙烯酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于，步骤三中将含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸在压力为5MPa、温度为170℃的条件下热压15分钟。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109608822A (zh) * 2018-12-03 2019-04-12 陕西科技大学 一种mof-5无损改性碳纤维增强树脂基湿式摩擦材料及其制备方法
CN113668239A (zh) * 2021-08-24 2021-11-19 杭州萧山红旗摩擦材料有限公司 一种纸基摩擦材料用碳纤维的改性方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4256801A (en) * 1979-12-14 1981-03-17 Raybestos-Manhattan, Incorporated Carbon fiber/flame-resistant organic fiber sheet as a friction material
US20080067123A1 (en) * 2001-06-01 2008-03-20 Burrington James D Substrates With Modified Carbon Surfaces
CN103343476A (zh) * 2013-06-14 2013-10-09 陕西科技大学 一种晶须改性的纸基摩擦材料及其制备方法
CN104328709A (zh) * 2014-09-25 2015-02-04 陕西科技大学 一种马来酸酐改性碳纤维增强湿式摩擦材料
CN105951505A (zh) * 2016-06-22 2016-09-21 陕西科技大学 一种甲基丙烯酸无损改性碳纤维增强湿式摩擦材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4256801A (en) * 1979-12-14 1981-03-17 Raybestos-Manhattan, Incorporated Carbon fiber/flame-resistant organic fiber sheet as a friction material
US20080067123A1 (en) * 2001-06-01 2008-03-20 Burrington James D Substrates With Modified Carbon Surfaces
CN103343476A (zh) * 2013-06-14 2013-10-09 陕西科技大学 一种晶须改性的纸基摩擦材料及其制备方法
CN104328709A (zh) * 2014-09-25 2015-02-04 陕西科技大学 一种马来酸酐改性碳纤维增强湿式摩擦材料
CN105951505A (zh) * 2016-06-22 2016-09-21 陕西科技大学 一种甲基丙烯酸无损改性碳纤维增强湿式摩擦材料的制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109608822A (zh) * 2018-12-03 2019-04-12 陕西科技大学 一种mof-5无损改性碳纤维增强树脂基湿式摩擦材料及其制备方法
CN109608822B (zh) * 2018-12-03 2021-06-29 陕西科技大学 一种mof-5无损改性碳纤维增强树脂基湿式摩擦材料及其制备方法
CN113668239A (zh) * 2021-08-24 2021-11-19 杭州萧山红旗摩擦材料有限公司 一种纸基摩擦材料用碳纤维的改性方法

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