[发明专利]一种对氨基苯甲酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纸基湿式摩擦材料的制备方法，具体涉及一种对氨基苯甲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

纸基湿式摩擦材料是一种应用最为广泛的摩擦材料之一，是汽车液力传扭自动变速器中湿式离合器的关键材料，是保障车辆运行平稳性和安全性的重要材料。它具有摩擦系数高，接合平稳柔和，低噪声，对偶盘损伤小，成本低等优点，现已广泛应用于各种车辆。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，但碳纤维有一个显著缺陷，其表面活性低，表面惰性大，缺乏活性官能团，与树脂基体结合性能差，这大大限制了碳纤维在湿式摩擦材料中的应用。因此必须对碳纤维表面进行处理，本发明采用对氨基苯甲酸与亚硝酸钠在盐酸环境中，油浴条件下通过重氮化反应将苯甲酸以化学键的方式与碳纤维进行连接，达到改性碳纤维目的，提高表面活性同时无损的接枝上含氧官能团。此方法对于制备性能更加优异的湿式摩擦材料具有重要意义。

CN104350642、CN102532818的中国专利采用在基体中添加乙酸—丙烯酸丙酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯三嵌段共聚物的方法。该方法没有显著改善碳纤维和基体结合效果，并且共聚物用量大且成本高，没有应用到实际生产中。CN104532548A的中国专利，一种碳纤维表面原位生长碳纳米管的方法，碳纳米管分布均匀可控，提高了复合材料层间剪切强度。但是此实验步骤繁琐，操作过程复杂，对实验条件和设备要求高，没有得到实际应用。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，但是并没有提高纤维表面活性，改善纤维与基体界面结合，实验过程中温度、压力高，对设备要求高。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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对氨基苯甲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，本发明通过重氮化反应将苯甲酸无损改性的碳纤维作为增强体采用抽滤成型工艺制备出摩擦系数高，磨损量低的纸基湿式摩擦材料，避免传统处理工艺对碳纤维造成的损失，提高纤维表面活性同时不损伤纤维强度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种对氨基苯甲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：将碳纤维和对氨基苯甲酸混合，再加入过量盐酸，于油浴条件下加热到60-100℃，再加入亚硝酸钠进行重氮化反应，待反应完成后将碳纤维样品取出，清洗后烘干得到改性后的碳纤维；

步骤二：采用湿法制浆工艺将改性后的碳纤维与纸纤维、芳纶纤维、填料按照(25-50)：(8-18)：(8-18)：(10-20)的质量比进行混合，采用抽滤成型工艺得到摩擦材料预制体并烘干；

步骤三：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，其中改性后的碳纤维与改性酚醛树脂的质量比为(25-50)：(24-40)，然后将烘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烘干后的摩擦材料预制体，取出后自然晾干，得到含改性酚醛树脂的摩擦材料原纸，将含改性酚醛树脂的摩擦材料经热压固化得到对氨基苯甲酸无损改性碳纤维增强纸基湿式摩擦材料。

进一步地，步骤一中碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维或沥青基碳纤维。

进一步地，步骤一中碳纤维和对氨基苯甲酸的质量比为(1-5)：(1-4)，且对氨基苯甲酸、盐酸和亚硝酸钠的摩尔比为2:4:1。

进一步地，步骤一中重氮化反应的时间为15-20min。

进一步地，步骤三中改性酚醛树脂乙醇溶液中改性酚醛树脂的质量浓度为10-18％。

进一步地，步骤三中将烘干后的摩擦材料预制体在改性酚醛树脂乙醇溶液中浸渍5-10min。

进一步地，步骤三中热压温度为140-160℃，热压时间为5-10min，压力为10Mpa。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：