[发明专利]刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料及制备方法

权利要求书

1.一种刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料，包括ZIF-8/多巴胺改性碳纤维、芳纶纤维、纸浆纤维、改性的酚醛树脂和填料；其特征在于：所述改性碳纤维表面生长柔性多巴胺层和刚性ZIF-8晶体致密层；

制备上述刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料的方法，步骤如下：

步骤1：将碳纤维经过丙酮浸泡清洗，除去纤维表面的上浆剂和其它杂质，烘干得到表面干净的碳纤维I；

步骤2：室温条件下将1.0-1.5 g三羟甲基氨基甲烷溶解于0.97-1.45 L去离子水中，进行磁力搅拌，获得溶液A，再将1.8-2.2 g多巴胺溶解于0.03-0.05 L去离子水中，进行超声分散，获得溶液B；

步骤3：采用酸调节溶液A的pH至8-9，在持续磁力搅拌过程中，将溶液B倾倒入溶液A中充分混合；将步骤1中得到碳纤维I放置于上述混合溶液中，常温搅拌，反应24-48 h后烘干得到碳纤维II；

所述烘干温度为80-120 ℃，烘干时间为12-24 h；

步骤4：室温条件下将1.04~1.34 g六水合硝酸锌溶解于9~12 g去离子水中， 获得溶液C，再将17.14~36.67 g的2-甲基咪唑溶解于30~40 g去离子水中，获得溶液D；

步骤5：将步骤3中碳纤维II置于溶液C中，不断搅拌，充分混合，使Zn²⁺通过化学键合作用于碳纤维II表面的多巴胺活性层的游离羟基反应，在碳纤维形成Zn-O键，从而得到纤维悬浮液I；

步骤6：将纤维悬浮液I搅拌均匀后，立即将溶液D倾倒入纤维悬浮液I中，从而获得纤维悬浮液II；

步骤7：将悬浮液II倾倒于聚四氟乙烯反应釜中，在水浴温度为60~85 ℃的水浴环境中，反应24~48 h，反应结束后，通过真空抽滤法分离出负载ZIF-8晶体的改性纤维，并利用去离子水对负载ZIF-8晶体的改性纤维清洗若干次，干燥获得碳纤维III；

所述干燥方式包括冷冻干燥：干燥温度为-45～-56 ℃，干燥时间为48～56 h，干燥过程的真空度为15～25 Pa；烘箱干燥：干燥温度为70～105 ℃，干燥时间为12～24 h；和常温干燥；

步骤8：将步骤7得到的ZIF-8/多巴胺改性的碳纤维III、芳纶纤维和纸浆纤维经过疏解配置成纤维混合液，加入填料，通过真空抽滤的原理和制浆造纸的方式制得湿样片，置于烘箱干燥；

所述碳纤维III︰芳纶纤维︰纸浆纤维︰填料的质量比为1.2～1.4︰1.0～1.2︰1.3～1.5︰2.5～3.2；上述质量百分比之和为100％；

所述烘箱干燥温度为50～75 ℃，干燥时间为1～4 h；

步骤9：将步骤8得到的物质于改性酚醛树脂中浸渍，完成后室温干燥，热压固化处理，从而获得刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料；

所述热压固化处理的参数为：热压固化温度130～180 ℃，固化时间为3～15 min，5～20 Pa；

所述改性酚醛树脂浸渍浓度为15～25%。

2.根据权利要求1所述一种刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料，其特征在于：所述步骤1是将碳纤维置于丙酮溶液浸泡12~24 h，烘干温度为80-120 ℃，烘干时间为12-24 h。

3.根据权利要求1所述一种刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料，其特征在于：所述步骤2溶液A中三羟甲基氨基甲烷的质量浓度为1.0~1.5%。

4.根据权利要求1所述一种刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料，其特征在于：所述步骤2的溶液B中多巴胺的质量浓度为1.8~2.2%。

5.根据权利要求1所述一种刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料，其特征在于：所述步骤3的酸调节液包括但不限于：盐酸、乙酸或硫酸。

6.根据权利要求1所述一种刚性-柔性的ZIF-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料，其特征在于：所述步骤3的磁力搅拌转数为1200-1500 r。