[发明专利]高性能纸基摩擦材料及其制备工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种摩擦材料及其制备工艺，特别涉及一种动静摩擦系数高、耐久耐热性能优异、摩擦性能稳定的一种高性能湿式纸基摩擦材料及其制备工艺。

背景技术：

纸基摩擦材料是一种主要应用于各类车辆及工程机械的湿式离合器和制动器中关键的功能材料，特别是作为汽车自动变速器中湿式离合器的摩擦片材料，更具有广阔的应用前景。纸基摩擦材料主要由纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂、填料等组成，但现有的纸基摩擦材料的摩擦系数稳定性不好。

发明内容：

本发明所要解决的第1个技术问题是提供一种静动摩擦系数高、摩擦性能稳定，结合平稳柔和、耐久性、耐热性能优异的高性能纸基摩擦材料。

本发明所要解决的第2个技术问题是上述高性能纸基摩擦材料的制备工艺。

本发明解决技术问题的技术方案为：高性能纸基摩擦材料，含有以下物质及重量份：

所述的碳纤维的长度为2～3mm，直径为5～8μm。

本发明的高性能纸基摩擦材料的制备工艺，依次包括以下工序：

a)配料搅拌工序：将碳纤维、改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、氧化铝、铁黄、硅藻土及摩擦调整剂进行称重，以1000-1500r/min高速搅拌5分钟使其混合均匀；得到混合料

b)打浆工序：将混合料、原纸与水投入打浆池，在浆池内搅拌30～35分钟，搅拌均匀后注入打浆机进行打浆，打浆时间30～35分钟，得到浆料，混合料、原料的总重量与水的重量比为1：40-50；

c)真空抽滤干燥抄纸工序：使浆料匀速通过自动化抄纸成型干燥流水线，制成均匀平整的厚度为2～3mm的干燥纸张；

d)浸胶工序：将毛坏纸张置于网状托板上，浸入胶液浓度为0.85～0.95g/cm3的胶水箱内，浸胶时间15±2min；浸胶完全后的纸基摩擦材料进行烘干，温度120±5℃，保温4小时，取出烘干件空冷；

所述的胶液为改性酚醛树脂的乙酸己酯溶液。

e)热压工序：将烘干件放入液压机的平板上，平板两侧用等高压条定位，然后上下模具喷上脱模水，进行热压；热压参数为：时间：140S；压力：170～175Mpa；温度：130±10℃；放气次数：3次，每次放气时间为3S；得到模压后的纸基片；

f)自动成型贴纸工序：模压后纸基片送入自动贴片机，完成冲切成型、粘结工艺；得到纸基摩擦片；

g)热固工序：将纸基摩擦片进行热压固化；热压时间：180S；热压压力：25Mpa热压温度：150±10℃；固化时间：140℃，保温时间：2.5～3h。

h)半成品磨削、整平后入库。

本发明中：

1、制备厚度均匀、材料分解均匀无层积、强度合理的纸基摩擦材料是极为关键的。

碳纤维为单丝直纤维，与其他配料的物理、化学结合性差，不易在水中分散，难以制备分散均匀的浆料，本发明采用的直径5～8μm的短切碳纤维在树脂基体中均匀分散，相互桥接，形成了大小不一的贯穿性孔隙，使材料分解均匀无层积，厚度均匀，强度合理。

2、孔隙率是纸基摩擦材料重要的结构参数之一，对纸基摩擦材料的压缩回弹性能以及对偶件之间滑动表面的摩擦磨损性能具有重要影响。

纸基摩擦材料预制体厚度的不均将造成孔隙率不同，使后续的浸胶不均，产品的含胶量不均，这将导致摩擦系数和磨损速度不同；预制体中的摩擦性能调节剂和填料的分布严重不均——层积现象，大量高硬度、低目数的填料集中了摩擦材料的工作表面，会使在后续的浸胶过程中层积部分胶量也较低而不均匀，造成了与对偶盘对磨时大量磨屑的产生，既加剧了对偶的磨损，也加剧了润滑液的污染，将会影响静/动摩擦系数比和磨损率。本发明采用真空抽滤干燥抄纸工序：将浆料匀速通过真空抽滤干燥抄纸流水线，一步完成真空抽滤成型干燥，获得平整度好，厚度均匀、强度合理的摩擦材料预制纸张。该工序是瞬间负压，脱水迅速，加上负压产生一定压力，使毛坯平整度完全符合要求。毛坯厚度通过间隙调整进料量进行控制，毛坯等厚度差在0.5mm左右，误差小，强度好，不易破损，完全满足后续加工的要求。

3、浸胶工序是将干燥后的纸基摩擦材料毛坯浸入胶液中，然后烘干。浸胶的目的是毛坯中的各种材料粘结成一个整体，浸胶对摩擦材料的强度起到关键作用，浸胶要探索的关键参数是胶体的种类、浸胶时间、胶液浓度，由于各种材料配方不同，浸胶时间及含胶量不一样。本发明得出浸胶的基本工艺参数是：浸胶时间：15±2min；胶液浓度：0.85～0.95g/cm3。