[发明专利]一种纤维粉增强碳布/树脂复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及一种增强碳布摩擦材料的制备方法，特别涉及一种纤维粉增强碳布/树脂复合材料的制备方法。

背景技术

湿式摩擦材料指工作于润滑介质(主要是润滑油)中的摩擦材料，主要应用于自动变速器、差速器、扭矩管理器和同步器等湿式传动系统中[P P.Marklund,R.Larsson.Wet clutch friction characteristics obtained from simplified pin on disc test.Tribology International,2008,41(9-10):824–830.]。由于使用条件不同，传动系统的速度、压力和载荷差别很大，单一某种材料难以满足所有工况使用要求，从而发展出多种湿式摩擦材料，主要包括软木橡胶基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料、纸基摩擦材料和碳/碳复合材料等。

粉末冶金摩擦材料具有机械强度高，导热性好以及承载能力强等优点[樊毅,刘伯威.烧结压力对湿式铜基烧结摩擦材料性能的影响.粉末冶金材料科学与工程,2002,7(3):228-233.]，但存在摩擦系数低，传动不平稳，以及长时间工作易与对偶材料粘连等缺陷。纸基摩擦材料具有摩擦系数高和传动平稳等特点[付业伟,李贺军,李克智.纸基摩擦材料绿色制备工艺与摩擦磨损性能研究.摩擦学学报,2004,24(2):172-176.]，但是在高转速、大压力以及润滑不充分等非正常条件下易失效，仅应用于中低能载工况。碳布摩擦材料由于具有高比强度、低密度以及自润滑性等特性[张兆民；付业伟；张翔；朱文婷；宁满霞.编织密度对碳布增强树脂基摩擦材料湿式摩擦学性能影响.润滑与密封,2013,38(5):64-68]，已经开始被广泛地研究和应用。然而，目前的研究却主要集中在树脂含量及种类、纤维表面处理及改性和纳米/微米颗粒添加三大方面，且制备工艺也主要是浸渍工艺。尚没有报道将纤维粉引入到碳布摩擦材料中，同时采用干混湿溶的工艺制备碳布/树脂复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维粉增强碳布/树脂复合材料的制备方法，通过添加表面附有颗粒的微米级纤维粉，使制得的纤维粉增强碳布/树脂复合材料具有良好的摩擦性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种纤维粉增强碳布/树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将无机纤维放入球磨机中进行干式球磨，将球磨后的产物洗出、沉降后烘干、过筛，得到表面附有颗粒的微米级纤维粉；

步骤二：将步骤一得到的纤维粉与改性树脂混合均匀，平铺在碳布表面，并加入乙醇使改性树脂完全溶解，然后将碳布烘干、热压成型，即得到纤维粉增强碳布/树脂复合材料，其中纤维粉增强碳布/树脂复合材料中纤维粉的质量分数为1～5％，改性树脂的质量分数为20～30％。

所述步骤一中的无机纤维为碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维及硅酸铝纤维中的一种或几种任意比例的混合物，且无机纤维的长度小于1mm。

所述步骤一中的球磨时间为10～15小时，球磨转速为100～600r/min，球石和无机纤维的质量比为(2～6):1。

所述的球石的材质为不锈钢、氧化铝、氧化锆、玛瑙或硬质合金，球石的直径为3～30mm。

所述步骤一中用水或乙醇将球磨后的产物洗出；

所述步骤一中的沉降为离心沉降或自然沉降；

所述步骤一中的过筛使用的筛网目数为18～400目。

所述步骤一和步骤二中的烘干为在55～65℃下烘干50～70min。

所述改性树脂为丁腈改性树脂、腰果壳油改性酚醛树脂、橡胶改性树脂或硼改性树脂。

所述碳布在使用前，先在丙酮中浸泡15～24h，然后超声清洗10～30min，再在50～100℃下干燥后备用。

所述碳布的编织密度为1K、3K、6K或12K，编织结构为平纹、斜纹、缎纹或单向布。

所述步骤二中热压成型时的热压温度为150～180℃，热压时间为5～15min，热压压力为3～8MPa。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：