[发明专利]一种利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法

权利要求书

1.一种利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步，碳纤维的增密处理：碳纤维装载在真空碳管炉中，进行沉积增密；

第2步，碳纤维的石墨化处理：将第1步得到的碳纤维在高温下进行石墨化处理；

第3步，碳纤维的活化处理： 将第2步得到的碳纤维用硝酸和硫酸的混合溶液中浸泡，浸泡后滤出后用水洗涤至中性后烘干；

第4步，碳纤维的羧基改性：按重量份计，将第3步得到的碳纤维22～30份与羧基改性混合液18～25份混合，升温反应，所述的羧基改性混合液是由90～95wt%的浓硫酸和30～35wt%的过氧化氢溶液混合而成，反应结束后，将碳纤维过滤出，再用去离子水洗涤、干燥，得到羧基改性碳纤维；

第5步，碳纤维的羟基改性：按重量份计，将羧基改性的碳纤维12～20份与35～40份SOCl₂反应，反应结束后，将固体物滤出，再分散在乙二醇45～50份中，于105～110℃反应10～20h，反应结束后，将固体物滤出，用水洗涤后干燥，得到表面羟基修饰的碳纤维；

第6步，硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：在醇类溶剂中，加入1～5wt%的硅烷偶联剂和5～10%的咪唑类离子液体，在80～100℃下反应10～20h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；

第7步，将表面羟基修饰的碳纤维浸泡在硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液中进行处理，得到表面阳离子化的碳纤维；

第8步，硅溶胶的负电荷化：在硅溶胶中加入NaOH调节pH至9～11；

第9步，碳纤维的表面的静电自组装：将第7步得到的表面阳离子化的碳纤维浸泡于第8步得到的硅溶胶中，将碳纤维滤出，用水洗涤后烘干，得到静电自组装后的碳纤维；

第10步，碳纤维的成型：将第9步得到的碳纤维浸泡于由聚甲基硅烷、硅微粉、酯类溶剂、增稠剂混合而成的混合溶液；碳纤维与混合溶液的重量比是4：1～1.5；浸泡后置于在保护气氛下进行高温裂解，得到刹车盘胚体；

第11步， CVI沉积：采用天然气和丙烷作为气源，将刹车盘胚体置于CVI炉中进行沉积处理，得到表面结壳处理后的刹车盘。

2.根据权利要求1所述的利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，所述的第1步中，沉积增密温度1200～1300℃，天然气压力控制为3～5KPa，沉积时间为30～45h。

3.根据权利要求1所述的利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，所述的第2步中，石墨化处理的温度2200～2250℃，处理3～5h。

4.根据权利要求1所述的利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，所述的第3步中，硝酸的浓度范围是50～60wt%，硫酸的浓度是80～85 wt%，混合溶液的温度是60～75℃，浸泡时间是1～3h。

5.根据权利要求1所述的利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，所述的第4步中，升温反应是指在65～70℃进行反应2～4h。

6.根据权利要求1所述的利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，所述的第5步中，反应是指60～65℃条件下进行回流反应15～20h。

7.根据权利要求1所述的利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，所述的第6步中，咪唑类离子液体选自氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑或氯化1- 丁基-3-甲基咪唑中的一种或几种的混合；所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙二醇、丁醇或异戊醇中的一种或几种的混合；所述的硅烷偶联剂为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si69)、双(三乙氧基硅基丙基)二硫化物(Si75)、γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH-580)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的利用静电自组装技术提高碳陶刹车盘防氧化性的方法，其特征在于，所述的第7步中，处理步骤是指在70～85℃条件下处理5～10h。