[发明专利]一种碳纤维刹车片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技术领域，具体涉及一种碳纤维刹车片复合材料的制备方法。

背景技术

刹车材料应具有3种主要功能：1.摩擦元件，能产生足够大的制动力矩；2.热库，能吸收由交通设备动能转化来的全部热量，并及时散发出去；3.结构元件，能将制动力矩传递给轮胎。这要求刹车材料具有较高的摩擦因数、热导率和足够的强韧性。C/C刹车材料在国外从上世纪70年代开始成为刹车领域的研究热点。我国C/C复合材料的研制起步于上世纪70年代，90年代后逐步成为研究热点。国外对C/SiC刹车材料的研究始于上世纪90年代，此后迅速成为国内外研究的热点。

随着科技的进步，汽车向高速、环保、节能、轻量化方向发展，这促使刹车片向高性能化方向发展。但从目前的研究现状来看，仍然存在以下问题：1、黏结剂品种单一：在生产刹车片用的所有原料中，对温度最敏感的就是树脂黏结剂，黏结剂耐高温性能的好坏直接决定了刹车片抗热衰退性能的好坏，因此耐高温树脂的开发是研制高性能刹车片的关键。目前刹车片工业上使用的黏结剂大都是改性酚醛树脂，可选择的种类有限，无法满足刹车片产品高性能化的发展要求，所以很有必要开发不含酚醛树脂的黏结剂。2、磨损机理问题。汽车刹车片成分复杂，这使得它与对偶件之间的磨损也变得十分复杂。汽车紧急制动时，在高温和机械力的共同作用下，刹车片与对偶件之间的界面处会发生诸如氧化、高温分解、颗粒化、爆裂融化、蒸发和升华等一系列物理化学变化，导致材料磨损。国内外在磨损机理方面做了大量研究，但是由于摩擦表面的复杂性，至今仍然没有形成一套成熟的理论。报道比较多的磨损机理主要有黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、热磨损，但究竟哪方面起主要作用，还有待进一步研究与完善。3、热衰退问题：目前对刹车片热衰退现象的研究主要集中在应用方面，如选用耐高温树脂、耐高温纤维、金属纤维、金属粉末等来提高刹车片的抗热衰退性能。但要从根本上解决这个问题，还需要对热衰退机理作深入系统的研究。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种碳纤维刹车片复合材料的制备方法，所得碳纤维刹车片复合材料具有良好的摩擦制动性能。

一种碳纤维刹车片复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，以重量份计，取乙撑双硬脂酰胺5～12份，加热至150～170℃，加入碳纤维20～30份，搅拌，冷却，加入聚乙烯亚胺2～4份、甘油10～20份、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯3～5份、卵磷脂1～6份、环氧树脂2～6份，加热保温，搅拌，冷却至室温，得改性碳纤维；

步骤2，以重量份计，取硬脂酰乳酸钠1～4份、烯酰胺2～6份、过硫酸铵3～5份、石蜡1～2份、二氧化硅2～4份，加热保温，搅拌，冷却至室温，得混合物A；

步骤3，将步骤1所得改性碳纤维、步骤2所得混合物A混合，烘干、球磨，得到混合物B；

步骤4，以重量份计，将步骤3所得混合物B5～12份与石墨粉10～20份、氧化钛粉末2～4份、铁粉4～8份、镍粉2～4份、甲基硅油12～24份、聚碳酸酯5～10份混合均匀，在真空烧结炉中进行烧结后，即得。

作为上述发明的进一步改进，步骤1中加热温度为80～110℃，保温时间为20～30min。

作为上述发明的进一步改进，步骤2中加热温度为40～50℃，保温时间为20～30min。

作为上述发明的进一步改进，步骤3中烘干温度为110～120℃，烘干时间为2～4h。

作为上述发明的进一步改进，步骤4中烧结温度为1400～1600℃，烧结时间为4～6h，真空度为0.08～0.1MPa。

作为上述发明的进一步改进，步骤1中加热保温过程还需要加入柠檬酸5～10份。

作为上述发明的进一步改进，步骤3中混合过程还需要加入氯化聚乙烯4～6份。

本发明提供的碳纤维刹车片复合材料具有良好的摩擦制动性能。

具体实施方式

实施例1

一种碳纤维刹车片复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，以重量份计，取乙撑双硬脂酰胺5份，加热至150℃，加入碳纤维20份，搅拌，冷却，加入聚乙烯亚胺2份、甘油10份、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯3份、卵磷脂1份、环氧树脂2份，加热保温，搅拌，冷却至室温，得改性碳纤维；

步骤2，以重量份计，取硬脂酰乳酸钠1份、烯酰胺2份、过硫酸铵3份、石蜡1份、二氧化硅2份，加热保温，搅拌，冷却至室温，得混合物A；

步骤3，将步骤1所得改性碳纤维、步骤2所得混合物A混合，烘干、球磨，得到混合物B；