[发明专利]一种改性碳纤维摩擦颗粒的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性碳纤维摩擦颗粒的制备方法，由沥青粉、环氧树脂、丁苯橡胶、丁腈橡胶、椰壳、苯酚、聚乙烯醇等原料制成，本发明以椰壳制备多孔碳纤维，经多次改性工艺处理，得到高机械强度、高抗磨损性的多孔碳纤维，再与丁腈橡胶上浆后捏炼，内部具有稳定的中空结构，兼顾了较高的弹性，较高的气孔率和高温性能的稳定性，较传统摩擦材料拥有更广泛的应用范围，同时本发明原料来源广，制备方法简单，得到的摩擦颗粒耐磨损、耐高温，具有很好的市场前景。

技术领域

本发明涉及摩阻材料技术领域，尤其涉及一种改性碳纤维摩擦颗粒的制备方法。

背景技术

摩阻材料作为现代工业的产物，在国民经济和人们社会生活中发挥着越来越重要的作用。随着汽车工业高速发展，摩阻材料在汽车制造中的应用也越来越广泛，不断提高的安全、舒适和环保需要也对汽车摩阻材料的开发提出了新要求。汽车刹车片在工作时通过承受外来压力，产生摩擦制动作用，从而使车辆达到制动的目的。

目前摩擦材料制造为各种原料在干燥状态下称重后混合得到混合料，其中添加的颗粒物分三类：第一类类多为1-3mm 左右的焦炭，石墨、轮胎粉、废片粉碎颗粒等物质，这类物质基本性能单一，对摩擦材料的整体性能影响有限；第二类为经液体树脂与普通摩擦材料混合物高速搅拌而成的颗粒物，这类物质在摩擦材料后续加工过程中经过高温压制后固化缺乏弹性；第三类是普通的橡胶混炼物，橡胶混炼物有足够的弹性，但气孔率低，高温性能较差。以上这些颗粒物往往受到材料或工艺的限制，导致性能单一，无法兼顾到气孔率，弹性和高温的摩擦性能稳定性。

多孔碳纤维是一种新型的多孔纤维状吸附材料，因其独特的孔隙结构和形态而具有较一般多孔炭更大的比表面积、更高的孔容、更快的吸附速率和更强的再生能力。自从上世纪七十年代问世以来，就被广泛应用于空气净化、废气废水处理、军事防护、金属回收、电子器材等方面，而其在摩阻材料制备方面，也表现出了优异的性能。目前，市场上的多孔碳纤维主要有聚丙烯腈基多孔碳纤维、沥青基多孔碳纤维、粘胶基多孔碳纤维和酚醛基多孔碳纤维等，不同碳纤维在碳化速度、产碳率、孔隙率以及碳化后的韧性均不一样。因此，需要结合传统碳纤维制备方法，通过优化改进工艺，提供孔径小、孔隙率高、纤维均一性好以及结合力强的多孔碳纤维。

与此同时，由于碳纤维的制备工艺包括碳化或石墨化，使得碳纤维表面的碳原子堆叠取向更一致，原子层间距更小，所以纤维表面表现为非极性和化学惰性，另外碳纤维表面有疏水、光滑、吸附性能低等缺点，导致碳纤维与其复合的材料间界面粘结性差。因此，需要对碳纤维表面进行改性，提高其与复合材料的界面粘结强度。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种改性碳纤维摩擦颗粒的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改性碳纤维摩擦颗粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）将纺丝液置于静电纺丝仪中，使用铝箔纸包裹接收器，使初纺纤维收集在铝箔纸上，纺丝过程工艺参数为正压15-16kV，负压1.5-2kV，推进速率0.04-0.05mm/min，接收速率30-32r/min，针头与接收器之间距离为15-18cm，环境温度30-40℃，纺丝完成后在室温下静置一天，得到初纺纤维，再将其置于烘箱中，升温至160-170℃固化60-70分钟，取出后再送入管式炉中，在氮气气氛下以5-10℃/min的升温速率从室温升至750-850℃，保温1-2小时，自然冷却后得到碳纤维备用；

（2）以步骤1所得碳纤维作为阳极，石墨为阴极，在质量分数为8-10%的磷酸铵电解质中，控制电流密度为0.3-0.35A/m²，阳极氧化处理1.5-2分钟，收集碳纤维用清水冲洗净，得到改性碳纤维备用；

（3）将步骤2所得改性碳纤维送入剪切机中短切至2-5mm，再放入偶联剂溶液中浸渍30-40分钟后取出晾干备用；