[发明专利]一种氧化锌纳米线/碳布摩擦材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌纳米线/碳布摩擦材料的制备方法。首先将丙酮清洗后的碳布浸泡在双氧水中，然后将处理后的碳布进行晶种层浸渍，然后将调节生长溶液的pH在8‑10之间将其放在水热反应内衬中水热生长，最终氧化锌纳米线成功生长于碳布上。将制备出的氧化锌纳米线/碳布多尺度增强体浸渍树脂溶液，取出自然风干，用硫化机进行热压得到其摩擦材料。本发明通过碳布进行处理使表面含氧官能团增多及其浸渍晶种层均有利于氧化锌纳米线在一定水热环境中的均匀生长。氧化锌活性大、硬度适中适合用于构建摩擦材料的多尺度增强体来提高摩擦材料的摩擦磨损性能。

【技术领域】

本发明属于摩擦材料领域，涉及一种在碳布上生长氧化锌纳米线/碳布摩擦材料的制备方法。

【背景技术】

摩擦材料的性能要求：具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能。目前常用的摩擦材料主要有有机摩擦材料和粉末冶金摩擦材料。有机摩擦材料是一中三元复合材料，它是由高分子粘结剂，纤维增强体和摩擦辅助剂构成，经过热压成型，在机械加工而制成的。碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优点，碳纤维布在横向与纵向均具有很好的强度、具有高承载压力和优异的摩擦学性能，在复合材料中是性能优异的增强体材料。碳布增强树脂摩擦材料主要应用于汽车自动变速器、差速器、同步器、扭矩管理器以及其他湿式离合器中。文献1“公开号为CN102757621A的中国专利中”公开了一种湿式复合摩擦材料及其制备方法，摩擦材料的组分包括：作为材料骨架的碳纤维、热固性树脂、固化剂和摩擦性能调节剂。制备的方法为将丙酮或无水乙醇作为溶剂，酚醛树脂、乙二胺和陶瓷颗粒一次混合并进行超声辅助分散，制成混合均匀、粘度适中的浸渍液，然后浸渍碳纤维布，干燥后对碳纤维表面进行热压固化热处理。但其使用的碳纤维布未经任何处理，其碳纤维表面缺乏活性官能团，表面能低，表面惰性大，与基体间的界面结合性能不够理想，界面存在较多缺陷，限制了碳纤维增强复合材料优异性能的发挥。

纳米氧化物比表面积大，能够与树脂基体充分接触，可有效改善复合材料的摩擦学性能。文献2“公开号为CN 101759862 A的中国专利中公开了一种纳米颗粒改性摩擦材料的制备方法。其步骤包括：将树脂溶解在溶剂中形成树脂溶液。再将纳米颗粒分散到树脂溶液中，然后将增强纤维浸入，同时添加表面活性剂，使得树脂、纳米颗粒以及增强纤维紧密结合且分散均匀；再将上述表面包覆树脂的纳米颗粒及增强纤维与摩擦材料性能调节混合，搅拌均匀干燥即可。该方法提高了摩擦材料的摩擦性能使用寿命。但纳米颗粒在树脂中的均匀性很难保证，且纳米颗粒与增强纤维的结合较差。

【发明内容】

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种在碳布上生长氧化锌纳米线/碳布摩擦材料及其制备方法。有效改善摩擦材料界面结合较弱的问题，大幅度提高摩擦磨损的均匀性和稳定性，进而延长摩擦材料使用寿命。

本发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种氧化锌纳米线/碳布摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将碳布在丙酮中浸泡24-48h，再用无水乙醇和去离子水清洗，烘干得样品A；

步骤二：将样品A在双氧水或甲酸中浸泡12-24h，用去离子水清洗后，在50-80℃的烘箱烘干得样品B；

步骤三：锌源晶种层溶胶的配置：按锌与OH^-摩尔比为1:2将第一锌源和第一碱源分别溶于无水乙醇中，搅拌得溶液B、C，然后将溶液B和C冷却到室温，从溶液B和C中分别取少量加入到无水乙醇中得溶液D、E，将D、E两种溶液混合得到溶液F，搅拌混合均匀静置后得溶胶F；

步骤四：氧化锌晶种层的浸渍：将样品B在溶胶F中浸渍5-30min，在100-150℃的烘箱中烘干，反复多次得样品C；

步骤五：锌源生长液的配制：按摩尔比为1:1将第二锌源和第二碱源加入到去离子水中得溶液G；