[发明专利]一种聚多巴胺改性碳纤维/莫来石晶须增强树脂基摩擦材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺改性碳纤维/莫来石晶须增强树脂基摩擦材料的制备方法。将碳纤维和莫来石晶须分别用丙酮/乙醇溶液进行脱胶处理，然后加入到配制好的多巴胺溶液中，通过多巴胺的自氧化聚合反应在其表面沉积纳米级聚多巴胺颗粒，将改性后的莫来石晶须和碳纤维与改性的酚醛树脂进行混料后热压制备出树脂基摩擦材料。本发明所制备的树脂基摩擦材料的摩擦系数明显提高，磨损量降低了53％，弯曲强度提高81.2％耐热性能提高25％。由上述数据可知，聚多巴胺表面沉积改性法可以有效增强树脂和碳纤维/莫来石晶须的界面结合强度，使包覆在碳纤维/莫来石晶须表面的树脂不易脱落，进而提高摩擦材料的摩擦磨损性能、力学性能和耐热性能。

技术领域

本发明属于干式摩擦材料，具体涉及一种聚多巴胺改性碳纤维/莫来石晶须增强树脂基摩擦材料的制备方法。

背景技术

树脂基摩擦片作为非金属类摩擦片，因其具有耐磨损、无噪声、制备工艺简单、生产成本较低、性能可设计性强等一系列的优点而得到了广泛的应用。但是单一相增强体的树脂基摩擦材料在制动过程中，存在摩擦因数稳定性较差、易发生高温热衰退等缺点，同时树脂和增强体的界面结合强度较弱也直接影响了摩擦材料的性能，限制了其在大载荷、高转速等苛刻工况下的应用。

公开号为CN108916279A的中国专利“一种低树脂基摩擦材料及其制备方法”提出以PAN基碳纤维和铜纤维作为增强纤维制备摩擦材料。此方法制备出的摩擦材料具有良好的抗弯曲性能、耐磨性和耐热性。但是该专利采用的铜纤维为金属材料，与树脂基体结合性差，同时在使用过程中存在易损伤摩擦面等问题。

公开号为CN105111675A的中国专利“一种碳酸钙晶须增强树脂-橡胶基摩擦材料及其制备方法”中提出在混料中添加碳酸钙晶须、钢纤维、海泡石纤维、矿物纤维等制备出复合材料来解决汽车用制动摩擦材料耐热性低、热裂纹、摩擦系数不稳定的问题。但是增强纤维和晶须在树脂基体中分布不够均匀，易团聚，与树脂的界面相容性有待进一步改善，使摩擦材料的制动噪音变大。

公开号为CN108484135A的中国专利“一种原位生长陶瓷增强纤维树脂复合材料”中提出利用原位合成法在热处理过的碳纤维上生长氧化铝陶瓷颗粒，并通过硅烷偶联剂对陶瓷增强的纤维进行表面改性以此增加陶瓷/纤维和树脂的接触面积。但是该方法的缺陷是，高温热处理碳纤维会对纤维表面造成损伤，其次，陶瓷瓷颗粒的表面光滑不易接枝硅烷偶联剂，降低了陶瓷/纤维和树脂的界面结合强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚多巴胺改性碳纤维/莫来石晶须增强树脂基摩擦材料的制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明所制备的摩擦材料摩擦系数高、磨损量低、噪音低且耐热性优异。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚多巴胺改性碳纤维/莫来石晶须增强树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：

1)采用丙酮和乙醇混合溶液分别对碳纤维和莫来石晶须进行脱胶清洗；

2)将三羟甲基氨基甲烷溶解到超纯水中并调节溶液pH至碱性得到缓冲溶液，将多巴胺加入到缓冲溶液进行搅拌制得多巴胺改性溶液，将步骤1)中得到的碳纤维和莫来石晶须分别加入到多巴胺改性溶液中进行改性，将改性后的碳纤维和改性后的莫来石晶须洗涤、抽滤、干燥得到改性碳纤维和改性莫来石晶须；

3)将步骤2)中得到的改性碳纤维和改性莫来石晶须与填料和树脂进行混料并热压成型制备得树脂基摩擦材料。

进一步地，步骤1)的丙酮和乙醇混合溶液中丙酮和乙醇的体积比为1:1。

进一步地，步骤2)中调节溶液pH＝8.5。

进一步地，步骤2)的缓冲溶液浓度为10～40mM。

进一步地，步骤2)的多巴胺改性溶液的浓度为1～2.5g/L。