專利名稱：碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料及其制備方法，特別是用于摩擦片的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料及其制備方法。
中國專利99114959.9公開了一種基體為竹纖維或/和木纖維的紙基摩擦材料及其制造方法，該方法采用先將原紙按產(chǎn)品尺寸沖剪落料后再浸漬樹脂的工藝步驟，但對基體為碳纖維等高性能纖維此工藝顯然是不合適的。
一種碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，含有增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑、填料、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑、粘接劑，其質(zhì)量百分組成為增強(qiáng)纖維7～40％、摩擦性能調(diào)節(jié)劑5～35％、填料11～35％、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑2～15％、粘接劑22～55％。
所述的增強(qiáng)纖維是碳纖維或者是碳纖維和Kevlar纖維、玻璃纖維、聚丙烯腈纖維、陶瓷纖維、酚醛樹脂纖維、碳纖維預(yù)氧絲的任一種或幾種。
所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑可以是二硫化鉬、氧化鋁、石墨粉、碳化硅的任一種或幾種。
所述的填料可以是重晶石、高嶺土、硅藻土的任一種或幾種。
所述的摩擦材料原紙增強(qiáng)劑是酚醛樹脂，還可以是聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、縮甲基纖維素、腰果殼液改性酚醛樹脂、丁氰橡膠改性酚醛樹脂、開環(huán)聚合改性酚醛樹脂、丁氰橡膠乳液、硅橡膠乳液的任一種或幾種。
所述的粘接劑是腰果殼液改性酚醛樹脂，還可以是酚醛樹脂、丁氰橡膠改性酚醛樹脂、硅橡膠、含氟彈性體的任一種或幾種。
一種碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料的制備方法，其特征在于按比例將增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑、填料、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑加入水中，在打漿池中將它們混合均勻，制成增強(qiáng)纖維混合物漿液，混合物漿液內(nèi)增強(qiáng)纖維含量為0.2～0.6％；成型，加壓脫水；烘干，脫去剩余水分，烘干后的摩擦材料原紙中水分含量應(yīng)保持在1～2.5％；機(jī)械沖壓出外圓相連的摩擦環(huán)片，邊角料返回打漿池再分散利用；外圓相連的摩擦環(huán)片被浸漬粘接劑，粘接劑的濃度為20～40％；再經(jīng)熱壓固化、后固化，機(jī)械加工得到成品摩擦片。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于，當(dāng)浸漬樹脂粘合劑的摩擦環(huán)片在熱壓固化時，變形率小于3‰；邊角料返回打漿池中重新使用后，可使原材料節(jié)省大約40～60％，生產(chǎn)成本降低30～40％；含邊角料摩擦片的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能和摩擦磨損性能與原配材料摩擦片相比無顯著性差異。
增強(qiáng)纖維為碳纖維或碳纖維和Kevlar纖維、玻璃纖維、聚丙烯腈纖維、陶瓷纖維、酚醛樹脂纖維、碳纖維預(yù)氧絲的任一種或幾種。
摩擦性能調(diào)節(jié)劑可以是二硫化鉬、氧化鋁、石墨粉的任一種或幾種。
填料可以是重晶石、高嶺土的任一種或幾種。
粘接劑為腰果殼液改性酚醛樹脂，也可以是酚醛樹脂、丁氰橡膠改性酚醛樹脂、硅橡膠、含氟彈性體的任一種或幾種。
摩擦材料原紙增強(qiáng)劑為酚醛樹脂，也可以是聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、縮甲基纖維素、腰果殼液改性酚醛樹脂、丁氰橡膠改性酚醛樹脂、開環(huán)聚合改性酚醛樹脂、丁氰橡膠乳液、硅橡膠乳液的任一種或幾種。摩擦材料原紙增強(qiáng)劑在摩擦材料基片中的加入量為2～15％。
重品石粉、高嶺土粉和氧化鋁粉的粒度為100～300目，二硫化鉬粉和石墨粉的粒度為100～250目，酚醛樹脂粉的粒度為100～200目。
參見

圖1、圖2。制備方法如下按比例將碳纖維、Kevlar纖維、重晶石、高嶺土、二硫化鉬、三氧化二鋁、石墨粉、酚醛樹脂加入水中，通過打漿池使它們分散均勻，制成增強(qiáng)纖維含量為0.2～0.6％的混合物漿液；將混合物漿液用布漿裝置加入到底層鋪有造紙毛布的尼龍過濾網(wǎng)上進(jìn)行過濾，待濾去大部分水分之后，放入輥壓裝置中加壓脫水；將脫水后的濕摩擦材料原紙放在溫度為50～95℃的干燥裝置中烘干，脫去剩余水分，使水分含量保持在1～2.5％；機(jī)械沖壓出外圓相連的摩擦環(huán)片，邊角料返回打漿池再分散利用。由于這時尚未浸漬改性酚醛樹脂，邊角料返回漿池容易被分散，可重復(fù)使用；將這些摩擦環(huán)片放入到濃度為20～40％的改性酚醛樹脂溶液中浸漬，使改性酚醛樹脂在成品摩擦片中的質(zhì)量百分含量為25～55％，然后放在溫度為60～95℃的烘干爐中烘干；將烘干的摩擦環(huán)片熱壓固化10～15Min，固化溫度160～180℃，固化壓力10～12MPa；隨后將摩擦環(huán)片置于180℃干燥箱中后固化30Min，機(jī)械加工得到成品摩擦片。
按此工藝方法制得的摩擦材料原紙在浸漬樹脂前的抗張強(qiáng)度由YQ-Z-8擺錘式張力試驗機(jī)測定約為18.0N，具有承受機(jī)械沖壓所需的抗張強(qiáng)度。
浸漬樹脂粘接劑后的摩擦環(huán)片在熱壓固化過程中保持原有尺寸，變形率小于3‰；摩擦環(huán)片按GB13826-93標(biāo)準(zhǔn)測試，動摩擦系數(shù)為0.130～0.145，靜摩擦系數(shù)為0.147～0.165，磨損率小于5.0×10-8m3/J。
實施例2一種碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，含有實施例1的摩擦材料邊角料、碳纖維、Kevlar纖維、硫酸鋇、高嶺土、二硫化鉬、氧化鋁、石墨粉、酚醛樹脂和改性酚醛樹脂，其質(zhì)量百分組成為邊角料15～60％、碳纖維2～20％、Kevlar纖維1～8％、重晶石1～10％、高嶺土3～8％、二硫化鉬0.5～5％、三氧化二鋁1～7％、石墨粉1～15％、酚醛樹脂1～12％、腰果殼液改性酚醛樹脂25～55％。
制備方法同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，其特征在于含有增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑、填料、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑及粘接劑，其質(zhì)量百分組成為增強(qiáng)纖維7～40％、摩擦性能調(diào)節(jié)劑5～35％、填料11～35％、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑2～15％、粘接劑22～55％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，其特征在于所述的增強(qiáng)纖維是碳纖維或者是碳纖維和Kevlar纖維、玻璃纖維、纖維素纖維、聚丙烯腈纖維、陶瓷纖維、酚醛樹脂纖維、碳纖維預(yù)氧絲的任一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，其特征在于所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑可以是二硫化鉬、氧化鋁、石墨粉、碳化硅的任一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，其特征在于所述的填料可以是重晶石、高嶺土、硅藻土的任一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，其特征在于所述的摩擦材料原紙增強(qiáng)劑是酚醛樹脂，還可以是聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、縮甲基纖維素、腰果殼液改性酚醛樹脂、丁氰橡膠改性酚醛樹脂、開環(huán)聚合改性酚醛樹脂、丁氰橡膠乳液、硅橡膠乳液的任一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料，其特征在于所述的粘接劑是腰果殼液改性酚醛樹脂，還可以是酚醛樹脂、丁氰橡膠改性酚醛樹脂、硅橡膠、含氟彈性體的任一種或幾種。
7.一種如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料的制備方法，其特征在于按比例將增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑、填料、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑加入水中，在打漿池中將它們混合均勻，制成增強(qiáng)纖維混合物漿液；成型，加壓脫水；烘干，脫去剩余水分；機(jī)械沖壓出外圓相連的摩擦環(huán)片，邊角料返回打漿池再分散利用；外圓相連的摩擦環(huán)片被浸漬粘接劑，再經(jīng)熱壓固化、后固化，機(jī)械加工得到成品摩擦片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料的制備方法，其特征在于混合物漿液內(nèi)增強(qiáng)纖維含量為0.2～0.6％；烘干后的摩擦材料原紙中水分含量應(yīng)保持在1～2.5％；粘接劑的濃度為20～40％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于摩擦片的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料及其制備方法。其材料質(zhì)量百分組成為增強(qiáng)纖維7～40％、摩擦性能調(diào)節(jié)劑5～35％、填料11～35％、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑2～15％、粘接劑22～55％。其制備方法為將增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑、填料、摩擦材料原紙增強(qiáng)劑加入水中，在打漿池制漿、成型、烘干、機(jī)械沖壓出外圓相連的摩擦環(huán)片，邊角料返回打漿池再分散利用；摩擦環(huán)片被浸漬粘接劑，再經(jīng)熱壓固化、后固化，機(jī)械加工得到成品摩擦片。該方法通過加入摩擦材料原紙增強(qiáng)劑，來提高摩擦材料原紙的強(qiáng)度，又不影響邊角料的回收再利用，而且摩擦環(huán)片在熱壓固化時變形率小于3‰；可節(jié)省原材料約40～60％，生產(chǎn)成本降低30～40％。
文檔編號C09K3/14GK1446875SQ0311447
公開日2003年10月8日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者李賀軍, 付業(yè)偉, 李克智, 張秀蓮 申請人:西北工業(yè)大學(xué)