本技術(shù)涉及石墨材料的，更具體地說，它涉及一種摩擦材料用石墨及其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、常見的應(yīng)用于摩擦材料的石墨主要為人造石墨，主要由優(yōu)質(zhì)石油焦或?yàn)r青焦在2500-3000℃的高溫下煅燒而成，由于適量加入人造石墨能提高摩擦材料的潤(rùn)滑性能，降低磨耗，緩和摩擦力，因此人造石墨已被廣泛應(yīng)用于剎車材料中。

2、由于使用溫度高于500℃時(shí)石墨會(huì)快速氧化，使摩擦材料表面變得疏松，磨損加劇。因此在空氣環(huán)境中，人造石墨適合在中低溫下使用，超過500℃時(shí)，潤(rùn)滑性能降低。且彈性石墨可以降低剎車片對(duì)速度和溫度的敏感性，降低由速度和溫度引起的摩擦系數(shù)變化，有助于提升制動(dòng)性能和駕駛員舒適度。因此通常用彈性石墨替換人造石墨加入摩擦材料中，使摩擦片具有耐高溫、耐腐蝕、密度低等特點(diǎn)。

3、回彈率作為影響彈性石墨壓縮性能和回彈性能的重要因素，目前我國(guó)研發(fā)的彈性石墨的回彈率與國(guó)外仍有一定差距。為了提高彈性石墨的回彈率，降低摩擦材料的生產(chǎn)成本，發(fā)明人進(jìn)行了摩擦材料用石墨的研發(fā)以代替國(guó)外進(jìn)口材料，進(jìn)而滿足摩擦材料的使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高彈性石墨的回彈率，進(jìn)而滿足摩擦材料的使用需求，本技術(shù)提供一種摩擦材料用石墨及其制備方法及應(yīng)用。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種摩擦材料用石墨，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種摩擦材料用石墨，包括以下重量份的原料：

4、碳材料10000±20份、硫酸4900-9900份、有機(jī)酸9900-29700份、填料60-80份；

5、其中碳材料、有機(jī)酸和硫酸的重量比為1：（0.99-2.97）：（0.49-0.99）；

6、碳材料為焦炭類碳材料或石墨類碳材料中的一種；

7、所述填料包括改性鐵粉24-28份、碳酸氫鈉粉末12-14份和封孔劑30-32份；

8、所述有機(jī)酸為乙酸、草酸或檸檬酸中的一種。

9、通過采用上述技術(shù)方案，通過碳材料與高濃度的有機(jī)酸和硫酸共混的方式制備彈性石墨，使得硫酸與碳材料反應(yīng)并將硫元素填充在碳材料中，有機(jī)酸在反應(yīng)體系中調(diào)節(jié)ph的同時(shí)，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行并便于生成的反應(yīng)產(chǎn)物與碳材料分離，減少碳材料中的雜質(zhì)殘留的可能，經(jīng)石墨化后硫元素生成氣體并脫離碳材料，使得碳材料形成彈性石墨，將填料填充在彈性石墨上開口的氣孔中，此時(shí)碳酸氫鈉和改性鐵粉位于氣孔中，且封孔劑封堵氣孔開口，提高彈性石墨上閉合微孔的數(shù)量，進(jìn)而提高制得的彈性石墨的回彈率，進(jìn)而滿足摩擦材料的使用需求。

10、優(yōu)選的，所述改性鐵粉由鐵粉包裹聚丙烯酸鈉制得，所述鐵粉和聚丙烯酸鈉的重量比為（3-5）：1。

11、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)鐵粉和聚丙烯酸鈉的重量比在此范圍中時(shí)，將聚丙烯酸鈉包裹在鐵粉表面，減少鐵粉之間相互接觸并團(tuán)聚的可能，提高鐵粉的分散性，且將鐵粉填充在彈性石墨的氣孔中時(shí)，聚丙烯酸鈉減少鐵粉沉降的可能，從而使得鐵粉始終在氣孔中均勻分布；當(dāng)鐵粉和聚丙烯酸鈉的配比大于這一范圍時(shí)，聚丙烯酸鈉難以充分包裹鐵粉，由此易造成鐵粉難以充分分散而團(tuán)聚的可能；當(dāng)鐵粉和聚丙烯酸鈉的配比小于這一范圍時(shí)，易造成原料浪費(fèi)的可能，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)成本造成不利影響。

12、優(yōu)選的，所述封孔劑由石墨烯氣凝膠吸附瀝青基鋁漿制得，石墨烯氣凝膠和瀝青基鋁漿的重量比為1：（10-12）。

13、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)石墨烯氣凝膠和通過石墨烯氣凝膠物理吸附瀝青基鋁漿的方式，便于將瀝青基鋁漿均勻分散，并將瀝青基鋁漿填充在彈性石墨的氣孔中，由于石墨烯氣凝膠自身的高彈性的特點(diǎn)，進(jìn)而提高制得的彈性石墨的回彈率，且通過彈性石墨制備摩擦材料時(shí)，石墨烯氣凝膠在熱壓的條件下將內(nèi)部的瀝青基鋁漿擠出，便于封堵彈性石墨上的氣孔的開口，進(jìn)一步便于彈性石墨上形成閉合的微孔，提高彈性石墨的回彈率，滿足摩擦材料的使用需求。

14、優(yōu)選的，所述封孔劑的制備方法為：

15、將瀝青基鋁漿冷凍成型，得到成型后的固體；

16、對(duì)成型后的固體進(jìn)行粉碎，制得顆粒；

17、按重量比將石墨烯氣凝膠加入制得的顆粒中超聲分散，制得封孔劑。

18、通過采用上述技術(shù)方案，通過將瀝青基鋁漿冷凍成型并破碎的方式，使得瀝青基鋁漿形成粘度較小且易于被石墨烯氣凝膠物理吸附的固體，且通過超聲分散的方式充分混合石墨烯氣凝膠和瀝青基鋁漿的顆粒，便于瀝青基鋁漿顆粒填充在石墨烯氣凝膠的孔隙中，便于充分分散瀝青基鋁漿，進(jìn)而填充彈性石墨的氣孔。

19、優(yōu)選的，所述碳酸氫鈉粉末的粒徑為140-160nm。

20、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)碳酸氫鈉粉末粒徑在此范圍內(nèi)，碳酸氫鈉粉末易于填充彈性石墨上的氣孔，當(dāng)碳酸氫鈉粉末受熱分解時(shí)生成碳酸鈉、二氧化碳?xì)怏w和水，易于碳酸氫鈉表面形成微孔，且碳酸鈉在受熱的環(huán)境中進(jìn)一步分解并釋放二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)一步在碳酸鈉表面形成微孔，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入石墨烯氣凝膠中，從而將瀝青基鋁漿擠出并封堵彈性石墨的氣孔開口，從而使得彈性石墨中閉合微孔的數(shù)量增加，且生成的水在加熱的環(huán)境下與鐵粉反應(yīng)生成四氧化三鐵并產(chǎn)生體積膨脹，從而形成四氧化三鐵骨架，在增加彈性石墨內(nèi)部閉合微孔的同時(shí)對(duì)彈性石墨進(jìn)行支撐，減少對(duì)彈性石墨強(qiáng)度的不利影響，滿足摩擦材料的使用需求；當(dāng)碳酸氫鈉粉末的粒徑過大時(shí)，易造成碳酸氫鈉粉末過大而難以進(jìn)入彈性石墨氣孔中的可能；當(dāng)碳酸氫鈉粉末粒徑過小時(shí)，易造成碳酸氫鈉粉末團(tuán)聚而難以充分分散的可能，進(jìn)而易造成團(tuán)聚的碳酸氫鈉粉末難以進(jìn)入彈性石墨氣孔中的可能，進(jìn)而對(duì)彈性石墨的回彈率造成不利影響。

21、第二方面，本技術(shù)提供一種摩擦材料用石墨的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

22、一種摩擦材料用石墨的制備方法，包括以下步驟：

23、按重量比混合有機(jī)酸和硫酸后，加入碳材料，在40-80℃下混合20-60min；

24、將制得的混合物洗滌至中性，烘干，制得烘干后的碳材料；

25、烘干后的碳材料在600±10℃下煅燒12±4h，煅燒后的碳材料石墨化36±1h，制得石墨化后的彈性石墨；

26、按重量比將碳酸氫鈉粉末和改性鐵粉混勻加入石墨化后的彈性石墨中并混勻，制得混合料；

27、將封孔劑加入混合料中混勻，制得摩擦材料用石墨。

28、通過采用上述技術(shù)方案，硫酸與碳材料反應(yīng)，有機(jī)酸在反應(yīng)體系中調(diào)節(jié)ph并促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，從而將硫元素引入碳材料中，引入硫元素的碳材料經(jīng)洗滌、烘干、煅燒、石墨化后硫元素轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸蛞萆ⅲ疾牧限D(zhuǎn)變?yōu)閺椥允?，此時(shí)將碳酸氫鈉粉末和改性鐵粉混合并填充彈性石墨孔隙，改性鐵粉減少碳酸氫鈉粉末沉降的可能，從而使得碳酸氫鈉表面的微孔在彈性石墨中均勻分布，將封孔劑填充在彈性石墨的孔隙中并封堵孔口，進(jìn)一步增加彈性石墨中閉合微孔的數(shù)量，將制得的摩擦材料用石墨應(yīng)用于摩擦材料中時(shí)，封孔劑使得摩擦材料用石墨內(nèi)部閉合微孔的數(shù)量增加，進(jìn)而增加摩擦材料用石墨的回彈率，且當(dāng)制得的摩擦材料使用時(shí)，摩擦材料受熱從而使得碳酸氫鈉分解，從而進(jìn)一步使得摩擦材料中的閉合微孔的數(shù)量增加，且摩擦材料中靠近碳酸氫鈉的鐵粉生成四氧化三鐵并體積膨脹，提高制得的摩擦材料的強(qiáng)度，靠近摩擦材料外表面的鐵粉被氧化形成氧化鐵，減少摩擦材料中其它組分被氧化的可能，進(jìn)一步滿足摩擦材料的使用需求。

29、優(yōu)選的，所述石墨化溫度為2000-2800℃。

30、通過采用上述技術(shù)方案，石墨化溫度在此范圍中時(shí)，隨溫度升高，碳材料的石墨化程度逐漸提高，促進(jìn)碳原子重新排列，形成更加有序的石墨結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱性和力學(xué)性能均增加，當(dāng)石墨化溫度小于此范圍時(shí)，易造成石墨化不完全的可能，影響摩擦材料用石墨的回彈率；當(dāng)石墨化溫度超過此范圍時(shí)，易造成摩擦材料用石墨龜裂、損傷的可能，進(jìn)而對(duì)制得的摩擦材料的力學(xué)性能造成不利影響。

31、第三方面，本技術(shù)提供一種摩擦材料用石墨的應(yīng)用，采用如下的技術(shù)方案：

32、一種使用摩擦材料用石墨制得的摩擦材料，包括以下步驟：

33、將增強(qiáng)纖維、鋼纖維、填料、酚醛樹脂、摩擦材料用石墨混勻，將混勻的原料加入壓模中在熱壓溫度160±10℃，壓力30±1mpa下熱壓成型，制得摩擦材料。

34、通過采用上述技術(shù)方案，將制得的摩擦材料用石墨通過熱壓法應(yīng)用于摩擦材料中，便于將瀝青基鋁漿擠出石墨烯氣凝膠中，便于封堵膜材料用石墨的氣孔開口，提高摩擦材料用石墨的回彈率，滿足摩擦材料的使用需求。

35、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

36、1、將填料填充在彈性石墨上開口的氣孔中，此時(shí)碳酸氫鈉和鐵粉位于氣孔中，且封孔劑封堵氣孔開口，提高彈性石墨上閉合微孔的數(shù)量，進(jìn)而提高制得的彈性石墨的回彈率，進(jìn)而滿足摩擦材料的使用需求。

37、2、通過石墨烯氣凝膠物理吸附瀝青基鋁漿的方式，便于將瀝青基鋁漿均勻分散，并將瀝青基鋁漿填充在彈性石墨的氣孔中，由于石墨烯氣凝膠自身的高彈性的特點(diǎn)，將石墨烯氣凝膠填充在氣孔中時(shí)可提高制得的彈性石墨的回彈率，且通過彈性石墨制備摩擦材料時(shí)，石墨烯氣凝膠在熱壓的條件下將內(nèi)部的瀝青基鋁漿擠出，便于封堵彈性石墨上的氣孔的開口，進(jìn)一步便于彈性石墨上形成閉合的微孔，提高彈性石墨的回彈率，滿足摩擦材料的使用需求。

38、3、當(dāng)碳酸氫鈉粉末粒徑在此范圍內(nèi)，碳酸氫鈉粉末易于填充彈性石墨上的氣孔，當(dāng)碳酸氫鈉粉末受熱分解時(shí)生成碳酸鈉、二氧化碳?xì)怏w和水，易于碳酸氫鈉表面形成微孔，且碳酸鈉在受熱的環(huán)境中進(jìn)一步分解并釋放二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)一步在碳酸鈉表面形成微孔，從而使得彈性石墨中閉合微孔的數(shù)量增加，且生成的水在加熱的環(huán)境下與鐵粉反應(yīng)生成四氧化三鐵并產(chǎn)生體積膨脹，從而形成四氧化三鐵骨架，在增加彈性石墨內(nèi)部閉合微孔的同時(shí)對(duì)彈性石墨進(jìn)行支撐，減少對(duì)彈性石墨強(qiáng)度的不利影響，滿足摩擦材料的使用需求。