[发明专利]一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于摩擦材料技术领域，公开了一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用。该仿生摩擦材料包括增强层、增韧阻尼层和耐磨层，增韧阻尼层位于中间；增强层包括：钢纤维、羧甲基纤维素、硬脂酸、树脂和填料；增韧阻尼层包括：改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、纳米氧化铝和填料；耐磨层包括：片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸盐和硼改性树脂。本发明提供的仿生摩擦材料，通过对各层材料组分的控制，三层结构有机配合，其综合性能优异，具有良好的剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性能。本发明提供的仿生摩擦材料，其制备方法简单，能够广泛应用于制动材料中。

技术领域

本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用。

背景技术

摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。摩擦材料是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料从结构上讲，一般分为两层，分别是摩擦层和底料层。其中底料层保证粘接强度，摩擦层则实现摩擦性能。

在使用中，高温工况、持续性摩擦等都会使摩擦材料的各项性能发生不利的变化，如摩擦系数下降，磨损严重，以及机械强度下降等。性能的好坏与摩擦材料的组成，以及摩擦材料的具体结构息息相关。摩擦材料在使用中还会产生噪音，因此减少摩擦材料在使用中的噪音也是材料制备中关注的问题之一。

目前，市面上的摩擦材料较多，按照材料材质分类，分为石棉摩擦材料和无石棉摩擦材料，其中无石棉摩擦材料包括半金属摩擦材料、NAO摩擦材料、粉末冶金摩擦材料、碳纤维摩擦材料。但是目前的摩擦材料仍然无法很好地兼顾剪切强度、噪音、摩擦性能和耐磨性的综合性能，往往是单方面性能优异，其他方面的性能较差。

因此，亟需提供一种综合性能优异的摩擦材料，具有良好的剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性能。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种仿生摩擦材料，其综合性能优异，具有良好的剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性能。

本发明第一方面提供了一种仿生摩擦材料。

具体地，一种仿生摩擦材料，包括增强层、增韧阻尼层和耐磨层，所述增韧阻尼层位于所述增强层和所述耐磨层之间；

所述增强层包括以下组分：钢纤维、羧甲基纤维素、硬脂酸、树脂和填料；

所述增韧阻尼层包括以下组分：改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、纳米氧化铝和填料；

所述耐磨层包括以下组分：片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸盐和硼改性树脂。

本发明提供的仿生摩擦材料，中间层是由改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和纳米氧化铝等韧性材料组成的增韧阻尼层，外层分别为由纤维材料组成的增强层和磷片状材料组成的耐磨层。其中在增韧阻尼层中，改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙以一定比例形成一种类似非牛顿流体的阻尼结构，从而起到吸收摩擦振动。在增强层中，羧甲基纤维素和硬脂酸包覆于钢纤维表面，从而在钢纤维表面形成一层柔性的包覆层，该层为骨骼仿生，类似于骨骼外层的软骨，能防止钢纤维在摩擦中产生噪音，分散局部应力，防止应力集中，并起柔性缓冲作用；该仿生结构再与树脂和填料均匀分布，能够有效降低噪音，提高剪切强度。在耐磨层中，采用磷片状云母、碳酸钙、石墨、铁粉、氧化铝和钛酸盐仿穿山甲等动物表皮结构，具有二维增强结构；所采用的鳞片状结构相互配合，质轻且耐磨，不易在摩擦过程中破裂。其中片状铁粉和片状氧化铝能在耐磨的同时提高摩擦系数；片状云母、片状石墨等，具备润滑作用，能够进一步降低摩擦中的噪音，并减少磨损。