[发明专利]一种耐磨型酚醛树脂基复合摩擦材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨型酚醛树脂基复合摩擦材料的制备方法，属于高分子复合材料技术领域。本发明先将微晶纤维素、植物油酸和硅酸酯混合反应，制得包覆改性微晶纤维素；再将基质沥青加热氧化反应后，加入包覆改性微晶纤维素，用氮气进行吹扫，制得可纺沥青，随后将可纺沥青进行纺丝后，依次经预氧化和炭化，再进一步加热升温反应，冷却，制得改性炭化料，再将改性炭化料用碱液浸渍后，制得中空沥青基碳纤维；随后将热固性液体酚醛树脂、中空沥青基碳纤维、预处理氧化石墨烯、固化剂和消泡剂搅拌混合均匀后，注模，热压成型，脱模，再经热处理，即得耐磨型酚醛树脂基复合摩擦材料。本发明所得耐磨型酚醛树脂基复合摩擦材料具有优异的耐磨性能。

技术领域

本发明公开了一种耐磨型酚醛树脂基复合摩擦材料的制备方法，属于高分子复合材料技术领域。

背景技术

摩擦材料是一种多元复合材料，是由高分子粘结剂、增强体和摩擦性能调节剂三大类主要组分及其它配合剂经一系列生产加工工艺制成的。它的主要特点是具有高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和力学强度，能满足车辆或机械传动与制动的性能要求。因此，它被广泛应用于军工、工程机械、汽车以及家电设备等领域，是用于动力传递或制动减速不可缺少的材料。随着科技的不断发展，传统以石棉或单一纤维增强的树脂基复合摩擦材料已不能满足现代汽车安全性、舒适性、耐久性、环保性等行驶性能要求以及高速、重载、雨雪天气、长下坡连续制动等各种特殊复杂工况的综合性能要求。因此，很多研究人员均专注于各种新型复合摩擦材料的研制。

目前，针对摩擦材料性能的提高主要集中在基体材料的改性上，研究人员近年来致力于将高硬度、耐高温的耐磨材料与具有良好韧性的基体复合起来提高摩擦材料的耐磨性能。酚醛树脂是现在摩擦材料中基体材料的首选，主要是因其原料易得，成本较低，且固化后具有比较好的耐热性，力学强度较高，性能稳定，坚硬耐磨等特点而被广泛使用。但它存在硬度高、质地脆、韧性及耐热性不足，工作温度超过250℃时热分解严重等一系列缺陷，已不能满足现代摩擦材料的应用需求。目前，通过橡胶改性、植物油改性、硼化物改性、纳米材料改性及微粒增韧等方法来提高PF的耐热性，以及增加韧性来避免制动元件热流密度过大、密封元件软化、制动效果骤降、制动距离增长等一系列问题是最有效的方法。

针对酚醛树脂耐热性的改善已经有了大量的研究，郭江山等以有机蒙脱土为原料，采用插层聚合法制备了酚醛树脂／有机蒙脱土纳米复合材料，其分解温度比纯酚醛树脂提高了17℃。徐卫兵等采用浇模固化成型法制备酚醛树脂／六次甲基四胺／蒙脱土纳米复合材料，所得的复合材料比纯树脂的固化活化能低。上述改性研究主要是提高复合材料的力学性能及烧蚀性能等，而对材料的摩擦磨损性能的研究则少见报道。

目前传统的酚醛树脂基摩擦材料在产品制备过程中，填料和树脂基体之间结合力较差，在产品使用过程中，耐磨性能不佳，磨耗无法进一步降低，导致产品使用寿命无法有效延长，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统酚醛树脂基摩擦材料在产品制备过程中，填料和树脂基体之间结合力较差，在产品使用过程中，耐磨性能不佳，磨耗无法进一步降低，导致产品使用寿命无法有效延长的缺陷，提供了一种耐磨型酚醛树脂基复合摩擦材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，依次取30～40份微晶纤维素，60～80份植物油酸，10～20份硅酸酯，混合后，加热搅拌反应，再经过滤，干燥，得包覆改性微晶纤维素；

（2）将基质沥青加入反应釜，于空气气氛中，加热氧化反应后，再加入基质沥青质量8～12%的包覆改性微晶纤维素，保温搅拌后，用氮气进行吹扫，得可纺沥青；

（3）将可纺沥青进行单孔纺丝后，依次经预氧化和炭化，得炭化料，再将所得炭化料进一步加热升温至1480～1500℃，保温反应后，冷却，出料，得改性炭化料；