[发明专利]一种氧化锌纳米棒/碳布增强树脂摩擦材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于摩擦材料领域，涉及一种氧化锌纳米棒/碳布增强树脂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。有机摩擦材料是一种三元复合材料，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 101759862A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

本发明的目的在于提供一种能够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的氧化锌纳米棒/碳布增强树脂摩擦材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)采用丙酮，双氧水或甲酸依次对碳布进行浸泡；

2)将二水醋酸锌和氢氧化钠分别溶于乙醇溶液中，搅拌均匀得到摩尔浓度为0.0125mol/L的二水醋酸锌溶液记为溶液B和摩尔浓度为0.025mol/L的氢氧化钠溶液记为溶液C，向溶液B中加入160ml乙醇溶液稀释得到溶液D，向溶液C中加入50ml乙醇溶液稀释得到溶液E，将E溶液缓慢滴加到溶液D中搅拌静置后得到锌源晶种层溶胶；

3)将碳布浸渍在锌源晶种层溶胶中10-30min，以100-150℃烘干，重复3-5次得到表面含有晶种层的碳布；

4)将锌源和碱源按1∶1的摩尔比混合加入到的去离子水中得到锌源摩尔浓度为0.025mol/L锌源生长液；

5)将表面含有晶种层的碳布卷起固定住放置于生长液的体积比为40％-50％水热反应内衬中，在微波功率为400-800W，以10℃/min的升温速率自室温升温到70-120℃进行微波水热反应得复合材料；

6)取复合材料直接浸渍在酚醛树脂溶液中保证酚醛树脂的质量占复合材料的30％-35％，自然风干后在热压温度为150-170℃，热压压力为8-12MPa下热压8-12min得到氧化锌纳米棒/碳布增强树脂摩擦材料。

所述步骤1)是将碳布裁剪后四周用线锁边，将锁好边的碳布在丙酮溶液中浸泡24-48小时，将碳布取出用去离子水冲洗干净后，在60-80℃的烘箱烘干，再将其浸泡在双氧水或甲酸中24-48小时，在60-80℃的烘箱烘干。

所述步骤2)在50℃-80℃下搅拌将二水醋酸锌和氢氧化钠分别溶于乙醇溶液中。

所述步骤2)是在50℃-80℃下将E溶液缓慢滴加到溶液D中。

所述步骤4)的锌源为六水硝酸锌、氯化锌或硫酸锌。

所述步骤4)的碱源为环六亚甲基四胺或氟化铵。

本发明采用微波水热法在碳纤维表面均匀生长纳米氧化锌，使纳米氧化锌/碳纤维多尺度增强体“犬牙交错”状分布在基体中，充分发挥增强纤维、纳米氧化物与基体的协同作用，则将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。