CN107043611A - 一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法 - Google Patents

一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107043611A
CN107043611A CN201710373517.9A CN201710373517A CN107043611A CN 107043611 A CN107043611 A CN 107043611A CN 201710373517 A CN201710373517 A CN 201710373517A CN 107043611 A CN107043611 A CN 107043611A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
friction material
resin base
base friction
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710373517.9A
Other languages
English (en)
Inventor
尹彩流
莫园香
刘春轩
王秀飞
谢奥林
蒙远梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University for Nationalities
Original Assignee
Guangxi University for Nationalities
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University for Nationalities filed Critical Guangxi University for Nationalities
Priority to CN201710373517.9A priority Critical patent/CN107043611A/zh
Publication of CN107043611A publication Critical patent/CN107043611A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维2％～8％、矿物纤维15％～23％、芳纶1％～4％、丁腈胶粉4％～7％、硫酸钡9％～14％、高铝矾土11％～17％、摩擦粉4％～7％、氧化铝0.5％～2.5％、白炭黑5.5％～9％、塑胶粒3％～7％、白云母4％～7％、石墨7％～12％、树脂7％～11％，并公开了其制备方法，其制备过程依次进行原料准备、碳纤维预处理、机械搅拌、二次机械搅拌、热压成型、固化热处理，得到所述摩擦材料，本发明的摩擦材料具有较好的耐磨性、承压性，同时硬度适中，能更好地满足摩擦材料的要求。

Description

一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及摩擦材料技术领域，具体涉及一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法。
背景技术
电机行业是一个传统的行业，经过200多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。作为劳动密集型产业，我国发展电机制造业有着得天独厚的优势，使用金属纤维作为电机制动器摩擦片的增强纤维，普遍存在强度较差、产品磨损量大、噪音严重、抗冲击强度较差，而且还具有摩擦系数不平稳、热衰退大和高温磨损大等缺点，因此，将会给电机不能够安全可靠地工作，增加了其危害性。
发明内容
本发明的目的在于提供种一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法，本发明的摩擦材料具有较高的耐磨性、承压性，同时硬度适中，材料的制备时间短，生产效率高，并能较好地保护纤维的力学性能，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维2％～8％、矿物纤维15％～23％、芳纶1％～4％、丁腈胶粉4％～7％、硫酸钡9％～14％、高铝矾土11％～17％、摩擦粉4％～7％、氧化铝0.5％～2.5％、白炭黑5.5％～9％、塑胶粒3％～7％、白云母4％～7％、石墨7％～12％、树脂7％～11％。
优选的，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维2％～5％、矿物纤维17％～22％、芳纶1％～3％、丁腈胶粉5％～6％、硫酸钡10％～11％、高铝矾土12％～14％、摩擦粉5％～6％、氧化铝1％～2％、白炭黑6％～7％、塑胶粒4％～6％、白云母5％～6％、石墨9％～10％、树脂8％～9％。
优选的，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维4％、矿物纤维20％、芳纶3％、丁腈胶粉6％、硫酸钡11％、高铝矾土14％、摩擦粉6％、氧化铝2％、白炭黑7％、塑胶粒5％、白云母5％、石墨9％、树脂8％。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维、矿物纤维、芳纶、丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为1900r/min～2200r/min，搅拌时长为30s～50s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为1900r/min～2200r/min，搅拌时长为50s～70s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在60℃～85℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装于硫化机中进行二次预热，然后热压成型；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为70℃～90℃，设置程序为70℃～90℃保温0.5～2.5h，95℃～110℃保温1.5h～3h，110℃～135℃保温3h～5h，130℃～150℃保温1.5h～3.5h，150℃～170℃保温4h～6h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
优选的，所述步骤e中将混合物装于硫化机中进行二次预热的预热温度为160℃～175℃、预压时间为35s～50s，卸压时间为7s～12s、排气次数为3次～6次、热压压力为10MPa～16MPa、压制时间为6min～12min。
优选的，：所述硫化机的型号是25T型硫化机。
优选的，所述步骤b中的碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％的丙酮溶液中20h～40h后取出，将其置于60℃～80℃干燥箱中干燥4h～8h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为65％～68％的硝酸溶液中浸泡2h～5h后，取出用清水洗至中性并置于60℃～80℃的干燥箱中干燥3h～6h。
优选的，所述步骤b中的碳纤维预处理采用马弗炉氧化处理，所述马弗炉氧化处理是将碳纤维浸泡于丙酮溶液中20h～40h后取出，将其置于60℃～80℃干燥箱中干燥5h～10h，再将干燥后的碳纤维置于马弗炉中保温3h～6h后停止保温，便随马弗炉冷却至250℃～300℃，再在室温中进行空冷至常温。
优选的，再将干燥后的碳纤维置于500℃～600℃的马弗炉中保温3h～6h后停止保温。
本发明由于采用了上述技术方案，本发明具有如下显著效果：
(1)、利用碳纤维材料本身的优异性能，具有在高温工作环境中制动平稳、摩擦系数稳定、磨损率低、制动无噪音的优点，提高了材料的耐磨性、承压性，同时硬度适中，更能满足摩擦材料的要求；
(2)、本发明采用常规的干式制备法，具有制备时间短，生产效率高，并能较好地保护纤维的力学性能。
(3)、本发明的摩擦材料中所添加的碳纤维和矿物纤维对摩擦系数影响较大，由于碳纤维的价格比较昂贵，所添加的碳纤维比例又不能太多，因此为减少碳纤维使用的比例，进而添加了矿物纤维的比例，以增强矿物纤维的比例以提高电机的摩擦系数，在本发明中，通过对摩擦材料材料及制备过程的改进，从而提高了摩擦材料的力学性能。
附图说明
图1是本发明的热压成型时的样品图；
图2是本发明的试验机所需的样品图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1：
根据本发明的一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维2％、矿物纤维23％、芳纶1％、丁腈胶粉4％、硫酸钡13％、高铝矾土17％、摩擦粉7％、氧化铝2.5％、白炭黑5.5％、塑胶粒3％、白云母7％、石墨8％、树脂7％。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维2％、矿物纤维23％、芳纶1％、丁腈胶粉4％、硫酸钡13％、高铝矾土17％、摩擦粉7％、氧化铝2.5％、白炭黑5.5％、塑胶粒3％、白云母7％、石墨8％、树脂7％；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；在该实施例中，碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％的丙酮溶液中20h后取出，然后将其置于60℃干燥箱中干燥8h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为65％硝酸溶液中浸泡5h后，取出用清水洗至中性并置于60℃的干燥箱中干燥6h；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为2200r/min，搅拌时长为30s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为2200r/min，搅拌时长为50s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在80℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装入硫化机中进行二次预热，然后热压成型；该实施例中，将混合物装入硫化机中进行二次预热的预热温度为160℃、预压时间35s，卸压时间为7s、排气次数为3次、热压压力为11MPa、压制时间为6min，所述硫化机的型号是25T型硫化机；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为80℃，设置程序为80℃保温0.5h，100℃保温1.5h，110℃保温5h，130℃保温2.5h，150℃保温6h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
实施例2：
根据本发明的一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维4％、矿物纤维20％、芳纶3％、丁腈胶粉6％、硫酸钡11％、高铝矾土14％、摩擦粉6％、氧化铝2％、白炭黑7％、塑胶粒5％、白云母5％、石墨9％、树脂8％。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维4％、矿物纤维20％、芳纶3％、丁腈胶粉6％、硫酸钡11％、高铝矾土14％、摩擦粉6％、氧化铝2％、白炭黑7％、塑胶粒5％、白云母5％、石墨9％、树脂8％；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；在该实施例中，碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％的丙酮溶液中30h后取出，然后将其置于70℃干燥箱中干燥6h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为67％的硝酸溶液中浸泡3h后，取出用清水洗至中性并置于70℃的干燥箱中干燥5h；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为2060r/min，搅拌时长为40s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为2060r/min，搅拌时长为60s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在80℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装于硫化机中进行二次预热，然后热压成型；该实施例中，将混合物装于硫化机中进行二次预热的预热温度为165℃、预压时间45s，卸压时间为10s、排气次数为5次、热压压力为14MPa、压制时间为8min，所述硫化机的型号是25T型硫化机；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为80℃，设置程序为80℃保温1h，100℃保温2h，120℃保温4h，140℃保温2h，160℃保温5h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
实施例3：
根据本发明的一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维5％、矿物纤维22％、芳纶4％、丁腈胶粉5％、硫酸钡14％、高铝矾土11％、摩擦粉5％、氧化铝2％、白炭黑7％、塑胶粒5％、白云母4％、石墨7％、树脂9％。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维5％、矿物纤维22％、芳纶4％、丁腈胶粉5％、硫酸钡14％、高铝矾土11％、摩擦粉5％、氧化铝2％、白炭黑7％、塑胶粒5％、白云母4％、石墨7％、树脂9％；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；在该实施例中，碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中40h后取出，然后将其置于80℃干燥箱中干燥4h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为68％(w/％)的硝酸溶液中浸泡2h后，取出用清水洗至中性并置于80℃的干燥箱中干燥3h；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为1900r/min，搅拌时长为50s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为1900r/min，搅拌时长为70s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在80℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装于硫化机中进行二次预热，然后热压成型；该实施例中，将混合物装于硫化机中进行二次预热的预热温度为165℃、预压时间50s，卸压时间为12s、排气次数为6次、热压压力为16MPa、压制时间为10min，所述硫化机的型号是25T型硫化机；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为80℃，设置程序为80℃保温1.5h，100℃保温2.5h，130℃保温3h，150℃保温2.5h，170℃保温4h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
实施例4：
根据本发明的一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维6％、矿物纤维19％、芳纶3％、丁腈胶粉6％、硫酸钡9％、高铝矾土13％、摩擦粉6％、氧化铝2％、白炭黑8％、塑胶粒6％、白云母5％、石墨9％、树脂8％。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比进行称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维6％、矿物纤维19％、芳纶3％、丁腈胶粉6％、硫酸钡9％、高铝矾土13％、摩擦粉6％、氧化铝2％、白炭黑8％、塑胶粒6％、白云母5％、石墨9％、树脂8％；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；在该实施例中，碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中35h后取出，然后将其置于80℃干燥箱中干燥5h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为66％(w/％)的硝酸溶液中浸泡4h后，取出用清水洗至中性并置于65℃的干燥箱中干燥4h；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为2100r/min，搅拌时长为45s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为2100r/min，搅拌时长为65s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在60℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装于硫化机中进行二次预热，然后热压成型；该实施例中，将混合物装于硫化机中进行二次预热的预热温度为175℃、预压时间40s，卸压时间为8s、排气次数为4次、热压压力为13MPa、压制时间为8min，所述硫化机的型号是25T型硫化机；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为70℃，设置程序为70℃保温2.5h，95℃保温3h，110℃保温3h，140℃保温3.5h，165℃保温5h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
实施例5：
根据本发明的一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维8％、矿物纤维17％、芳纶2％、丁腈胶粉5％、硫酸钡11％、高铝矾土12％、摩擦粉6％、氧化铝1％、白炭黑9％、塑胶粒4％、白云母6％、石墨10％、树脂9％。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维8％、矿物纤维17％、芳纶2％、丁腈胶粉5％、硫酸钡11％、高铝矾土12％、摩擦粉6％、氧化铝1％、白炭黑9％、塑胶粒4％、白云母6％、石墨10％、树脂9％；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；在该实施例中，碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中25h后取出，将其置于72℃干燥箱中干燥7h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为66％(w/％)的硝酸溶液中浸泡4.5h后，用清水洗至中性并置于68℃的干燥箱中干燥4h；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为2000r/min，搅拌时长为40s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为2000r/min，搅拌时长为65s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在85℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装于硫化机中进行二次预热，然后热压成型；该实施例中，将混合物装于硫化机中进行二次预热的预热温度为160℃、预压时间40s，卸压时间为8s、排气次数为4次、热压压力为10MPa、压制时间为7min，所述硫化机的型号是25T型硫化机；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为85℃，设置程序为85℃保温0.8h，105℃保温2.5h，135℃保温3h，145℃保温2h，165℃保温4h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
实施例6：
根据本发明的一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维7％、矿物纤维15％、芳纶1.5％、丁腈胶粉7％、硫酸钡10％、高铝矾土15％、摩擦粉4％、氧化铝0.5％、白炭黑6％、塑胶粒7％、白云母4％、石墨12％、树脂11％。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维7％、矿物纤维15％、芳纶1.5％、丁腈胶粉7％、硫酸钡10％、高铝矾土15％、摩擦粉4％、氧化铝0.5％、白炭黑6％、塑胶粒7％、白云母4％、石墨12％、树脂11％；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；在该实施例中，碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中28h后取出，将其置于67℃干燥箱中干燥6h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为66％(w/％)的硝酸溶液中浸泡2.5h后，取出用清水洗至中性并置于65℃的干燥箱中干燥5.5h；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为2100r/min，搅拌时长为40s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为2100r/min，搅拌时长为65s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在70℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装于硫化机中进行二次预热，然后热压成型；该实施例中，将混合物装于硫化机中进行二次预热的预热温度为170℃、预压时间50s，卸压时间为12s、排气次数为6次、热压压力为10MPa、压制时间为12min，所述硫化机的型号是25T型硫化机；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为90℃，设置程序为90℃保温0.6h，110℃保温1.5h，125℃保温3h，145℃保温1.5h，155℃保温4.5h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
实施例7：
根据本发明的一个方面，该实施例提供了一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维12％、矿物纤维25％、芳纶3％、丁腈胶粉6％、硫酸钡11％、高铝矾土14％、摩擦粉6％、氧化铝2％、白炭黑7％、塑胶粒5％、白云母4％、石墨9％、树脂8％。
该实施例的制备方法与实施例4相似，其区别在于碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；在该实施例中，碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中28h后取出，将其置于70℃干燥箱中干燥7h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为68％(w/％)的硝酸溶液中浸泡3h后，取出用清水洗至中性并置于750℃的干燥箱中干燥5h；
实施例8：
该实施例与实施例2的区别在于碳纤维预处理，分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔，在该实施例中，所述碳纤维预处理为马弗炉氧化处理，所述马弗炉氧化处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中20h后取出，将其置于60℃干燥箱中干燥10h，再将干燥后的碳纤维置于500℃的马弗炉中保温6h后停止保温，便随马弗炉冷却至250℃，再在室温中进行空冷至常温。
实施例9：
该实施例与实施例3的区别在于碳纤维预处理，分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔，在该实施例中，所述碳纤维预处理为马弗炉氧化处理，所述马弗炉氧化处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中40h后取出，将其置于80℃干燥箱中干燥5h，再将干燥后的碳纤维置于600℃的马弗炉中保温3h后停止保温，便随马弗炉冷却至300℃，再在室温中进行空冷至常温。
实施例10：
该实施例与实施例2的区别在于碳纤维预处理，分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔，在该实施例中，所述碳纤维预处理为马弗炉氧化处理，所述马弗炉氧化处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％(w/％)的丙酮溶液中30h后取出，将其置于70℃干燥箱中干燥8h，再将干燥后的碳纤维置于560℃的马弗炉中保温5h后停止保温，便随马弗炉冷却至280℃，再在室温中进行空冷至常温。
实施例11：
该实施例与实施例2的区别在于碳纤维预处理，在该实施例中，碳纤维不作任何处理，而是将碳纤维预处理是直接用清水洗净后置于70℃的干燥箱中干燥5h，然后在按照实施例2中所制备的过程依次进行机械搅拌、二次机械搅拌、热压成型、固化热处理。
实施例12：碳纤维的性能测试与测样品的制备
碳纤维，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，在国防军工和民用方面都是重要材料，碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
本发明碳纤维增强树脂基摩擦材料实验研究，目前来说，碳纤维最大的不足之处就在于混料过程中分散性不好。混料过程中会出现碳纤维不均匀的情况从而影响到摩擦材料的各种性能。对碳纤维进行表面处理也是提高其分散性的一种方法，表面处理后，纤维表面的保护胶层会被除掉，使得碳纤维出现一定的亲水性能，其活性比表面积增大，利于与其他物质均匀混合。本实验通过制备碳纤维增强树脂基摩擦材料样品，研究了摩擦材料样品组织形貌以及碳纤维的表面改性对硬度和摩擦磨损性能的影响。实验前准备：实验仪器设备如下表1所示
表1：实验用仪器设备
在本实验中的性能测试中，摩擦材料经热压成型后压制出来的样品为圆柱体，且底面直径为90mm，如图1，而试验机需要的样品尺寸为25m×m25mm×10mm样品(如图2)，故而要对压制的样品进行加工；加工方法是：首先，在圆柱体上勾勒出四个边长为25mm的正方形，相邻正方形间留出加工余量，然后用钢锯把其切割出来，切割得到的样品边缘还不是很平整，因此切割出来的样品需用砂轮初略打磨切割处，再经粗砂纸打磨后使其刚好能够嵌入试验机的样品槽中即可。
摩擦试验机每次测试三块样品，用于摩擦实验的面需要进行更细致的打磨，首先用粗砂纸将测试面磨平，尽量使三块样品在同一个水平面上且每块样品的摩擦面平整，再用细砂纸打磨，以求获得更便于进行实验的样品。
3)测试项目
a.硬度：使用XHR-150塑料洛氏硬度计测量样品的硬度；
b.摩擦磨损试验：本试验采用MM1000-Ⅲ型摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验，将试验参数设置为压力0.75MPa，惯量为0.400kgXm2样品面积为18.75cm2，样品半径为5cm后，分别用2000r/min、2500r/min和3000r/min的转速对样品进行摩擦磨损试验。
c.压缩试验：本次压缩试验所采用设备为微机控制电子式万能试验机。
4)各样品性能测试结果及分析，实施例1至实施例7中各组分的质量百分数表如表2所示，性能测试结果如表3所示。
表2：实例1至实施例7中各组分的质量百分数
表3：性能测试结果
(1)总体上看，不同处理方式的碳纤维对样品密度有波动但是变化不大，较平稳；
(2)在不同样品中，发现经丙酮浸泡的碳纤维材料摩擦性能最好，是因为碳纤维经过了表面处理，使其与基体的结合性好，经过气相氧化的碳纤维因有烧损的情况，碳纤维含量有所下降从而影响了碳纤维增强树脂基摩擦材料的摩擦性能。
(3)无处理的碳纤维复合摩擦材料的压缩强度最高,与丙酮与气相处理的碳纤维复合摩擦材料的抗压强度相差不大，压缩是一种力学性能，不同的碳纤维长度、直径、模量等都会对其摩擦材料的力学性能产生影响，无处理的碳纤维表面较光滑不易产生应力集中，经过表面处理的碳纤维表面粗糙度增大，直径长度均变小易产应力集中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，其特征在于：所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维2％～8％、矿物纤维15％～23％、芳纶1％～4％、丁腈胶粉4％～7％、硫酸钡9％～14％、高铝矾土11％～17％、摩擦粉4％～7％、氧化铝0.5％～2.5％、白炭黑5.5％～9％、塑胶粒3％～7％、白云母4％～7％、石墨7％～12％、树脂7％～11％。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，其特征在于：所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维2％～5％、矿物纤维17％～22％、芳纶1％～3％、丁腈胶粉5％～6％、硫酸钡10％～11％、高铝矾土12％～14％、摩擦粉5％～6％、氧化铝1％～2％、白炭黑6％～7％、塑胶粒4％～6％、白云母5％～6％、石墨9％～10％、树脂8％～9％。
3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维增强树脂基摩擦材料，其特征在于：所述维增强树脂基摩擦材料包括以下质量百分比的原料：碳纤维4％、矿物纤维20％、芳纶3％、丁腈胶粉6％、硫酸钡11％、高铝矾土14％、摩擦粉6％、氧化铝2％、白炭黑7％、塑胶粒5％、白云母5％、石墨9％、树脂8％。
4.一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.原料准备：按照质量百分比称取碳纤维增强树脂基摩擦材料：碳纤维、矿物纤维、芳纶、丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂；
b.碳纤维预处理：分别对碳纤维进行表面氧化和烘干处理，去除表面杂质，使碳纤维表面形成微孔；
c.机械搅拌：将芳纶和矿物纤维放入搅拌机进行机械搅拌混合，搅拌速度为1900r/min～2200r/min，搅拌时长为30s～50s，得到芳纶和矿物纤维混合物，然后将芳纶和矿物纤维混合物加入经步骤b进行过预处理的碳纤维；
d.二次机械搅拌：在步骤c的混合物中加入丁腈胶粉、硫酸钡、高铝矾土、摩擦粉、氧化铝、白炭黑、塑胶粒、白云母、石墨、树脂，然后用搅拌机进行机械搅拌，搅拌速度为1900r/min～2200r/min，搅拌时长为50s～70s；
e.热压成型：将经步骤d后的混合物放到恒温鼓风干燥箱里在60℃～85℃进行一次预热，将一次预热后的混合物装于硫化机中进行二次预热，然后热压成型；
f.固化热处理：将热压成型后的混合物放入电热恒温鼓风干燥箱中，设定鼓风干燥箱的当前温度为70℃～90℃，设置程序为70℃～90℃保温0.5～2.5h，95℃～110℃保温1.5h～3h，110℃～135℃保温3h～5h，130℃～150℃保温1.5h～3.5h，150℃～170℃保温4h～6h后取出，得到碳纤维增强树脂基摩擦材料。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述步骤e中将混合物装于硫化机中进行二次预热的预热温度为160℃～175℃、预压时间为35s～50s，卸压时间为7s～12s、排气次数为3次～6次、热压压力为10MPa～16MPa、压制时间为6min～12min。
6.根据权利要求4或5所述的一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述硫化机的型号是25T型硫化机。
7.根据权利要求4所述的一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中的碳纤维预处理是将碳纤维浸泡于浓度为99.5％的丙酮溶液中20h～40h后取出，将其置于60℃～80℃干燥箱中干燥4h～8h，再将干燥后的碳纤维置入浓度为65％～68％的硝酸溶液中浸泡2h～5h后，取出用清水洗至中性并置于60℃～80℃的干燥箱中干燥3h～6h。
8.根据权利要求4所述的一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中的碳纤维预处理采用马弗炉氧化处理，所述马弗炉氧化处理是将碳纤维浸泡于丙酮溶液中20h～40h后取出，将其置于60℃～80℃干燥箱中干燥5h～10h，再将干燥后的碳纤维置于马弗炉中保温3h～6h后停止保温，便随马弗炉冷却至250℃～300℃，再在室温中进行空冷至常温。
9.根据权利要求8所述的一种碳纤维增强树脂基摩擦材料的制备方法，其特征在于：再将干燥后的碳纤维置于500℃～600℃的马弗炉中保温3h～6h后停止保温。
CN201710373517.9A 2017-05-24 2017-05-24 一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法 Pending CN107043611A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710373517.9A CN107043611A (zh) 2017-05-24 2017-05-24 一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710373517.9A CN107043611A (zh) 2017-05-24 2017-05-24 一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107043611A true CN107043611A (zh) 2017-08-15

Family

ID=59546708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710373517.9A Pending CN107043611A (zh) 2017-05-24 2017-05-24 一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107043611A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110105817A (zh) * 2019-04-08 2019-08-09 珠海华莱汽车零部件有限公司 一种用于刹车片表面的增摩涂料及其制备方法
CN113007248A (zh) * 2021-02-23 2021-06-22 山东金麒麟股份有限公司 一种低落灰环保型摩擦材料和制动片及该摩擦材料的用途

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102635653A (zh) * 2012-04-13 2012-08-15 济南金麒麟刹车系统有限公司 一种多元树脂基碳素复合型盘式制动片及其制备方法
CN105733506A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 广西民族大学 高速低载中摩擦系数玄武岩纤维增强摩擦材料及制备方法
CN106246774A (zh) * 2016-07-27 2016-12-21 广西驰胜农业科技有限公司 一种碳纤维树脂基摩擦材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102635653A (zh) * 2012-04-13 2012-08-15 济南金麒麟刹车系统有限公司 一种多元树脂基碳素复合型盘式制动片及其制备方法
CN105733506A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 广西民族大学 高速低载中摩擦系数玄武岩纤维增强摩擦材料及制备方法
CN106246774A (zh) * 2016-07-27 2016-12-21 广西驰胜农业科技有限公司 一种碳纤维树脂基摩擦材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110105817A (zh) * 2019-04-08 2019-08-09 珠海华莱汽车零部件有限公司 一种用于刹车片表面的增摩涂料及其制备方法
CN113007248A (zh) * 2021-02-23 2021-06-22 山东金麒麟股份有限公司 一种低落灰环保型摩擦材料和制动片及该摩擦材料的用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105733506B (zh) 高速低载中摩擦系数玄武岩纤维增强摩擦材料及制备方法
Ji et al. The effect of crystallinity of potassium titanate whisker on the tribological behavior of NAO friction materials
CN107043611A (zh) 一种碳纤维增强树脂基摩擦材料及其制备方法
CN105240429B (zh) 一种含钒半金属型刹车片
CN1563735A (zh) 汽车非石棉高强度刹车摩擦片及其生产方法
CN110452398A (zh) 一种界面消耗高速工况下摩擦热聚集的自润滑织物衬垫复合材料的制备方法
CN103836094B (zh) 一种葛藤纤维增强环保型高性能刹车片及其制备方法
CN106118600B (zh) 一种有机纤维增强型摩擦材料及其制备方法
Atmika et al. Hardness and wear rate of basalt/alumina/shellfish powder reinforced phenolic resin matrix hybrid composite brake lining pads
Craciun et al. Tribological properties of nonasbestos brake pad material by using coconut fiber
CN106246774A (zh) 一种碳纤维树脂基摩擦材料及其制备方法
CN206127389U (zh) 一种碳纤维增强镁基复合材料的制备系统
CN106830964A (zh) 一种轻质碳纤维复合材料及其制备工艺
CN105972132B (zh) 一种青檀皮纤维增强环保型刹车片
CN105624916B (zh) 一种绗缝成型的碳纤维隔热材料的制作工艺
CN101402779A (zh) 一种无石棉钻机闸瓦材料和制造方法
CN105538444B (zh) 一种含CaCO3/Mg(OH)2的高强度阻燃复合木材及其制备方法
Zhu et al. Study on the influence of nano-SiC on the structure and properties of nodular cast iron
Zhao et al. Fracture characteristics of fully pearlitic steel wire in tension and torsion
CN110714177A (zh) 一种Ti-10V-2Fe-3Al合金表层强化的复合工艺优化的方法
Shangguan et al. Effect of rare earths on tribological properties of carbon fibers reinforced PTFE composites
Li et al. Study on water resistance and tribological behaviours of basalt fibre/acrylonitrile-butadiene rubber composites under water lubrication at various temperatures
Craciun et al. Aspects regarding manufacturing technologies of composite materials for brake pad application
CN109608743A (zh) 一种减摩抗磨复合材料及制备方法
CN110527772A (zh) 一种提高汽车零部件生产所用模具材料性能的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170815