一种玉米秸秆纤维增强摩擦材料制造技术

一种玉米秸秆纤维增强摩擦材料属制动摩擦材料技术领域，本实用新型专利技术的制动摩擦材料按质量百分比二组分含量为：纤维空间网状复合结构11‑24％，填料76‑89％；纤维空间网状复合结构由骨架和均匀分布的球形空腔组成，填料充分填入纤维空间网状复合结构的球形空腔内。本实用新型专利技术通过改性摩擦材料组分、优化组分结构、设计材料整体结构、改进工艺流程相结合的方式制备一种摩擦材料，过程涉及仿刺果结构玉米秸秆纤维的制备、纤维空间网状复合结构的制备、玉米秸秆纤维增强摩擦材料成型。本实用新型专利技术提供的摩擦材料具有摩擦因数较稳定、磨损率较低、抗热衰退性能好、耐剪切性能强、制动噪音小、环保、成本低、综合性价比高。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米秸秆纤维增强摩擦材料
本技术属制动摩擦材料
，具体涉及一种玉米秸秆纤维增强摩擦材料。
技术介绍
制动摩擦材料是保证交通车辆安全运行的关键部件，其性能直接影响车辆行驶的稳定性和乘驾人员的安全性。摩擦材料按发展过程可以分为石棉摩擦材料阶段和无石棉摩擦材料阶段，但石棉纤维具有致癌性，对人体健康存在较大危害且易造成环境污染，已被禁止使用，因此人们开始寻求无石棉纤维材料来制造摩擦材料。现阶段，金属纤维(钢纤维、铜纤维等)、无机纤维(陶瓷纤维、玻璃纤维等)、有机纤维(芳纶纤维、纤维素纤维和植物纤维等)逐渐被用于摩擦材料中。例如：1.中国专利，公告号为CN105542387B，公告日为2017.09.29，专利号为ZL201610101047.6，技术名称为“一种生物纤维增强摩擦材料及其制备方法”的技术创造描述了一种松针纤维增强摩擦材料及其制造方法。2.中国专利，公告号为CN103834363B，公告日为2016.01.13，专利号为ZL201310496472.6，技术名称为“一种番麻纤维增强环保型摩擦材料及其制备方法”的技术创造描述了一种番麻纤维增强摩擦材料及其制造方法。3.中国专利，公告号为CN103361031B，公告日为2014.12.03，专利号为ZL201310314744.6，技术名称为“胡麻纤维增强环保型轿车用制动块及其制备方法”的技术创造描述了一种以天然胡麻纤维为增强体的环保型轿车制动摩擦材料及其制造方法。随着社会的不断发展和进步，汽车、机械、石油、铁路等领域对摩擦材料性能的要求越来越高，除了具有摩擦因数稳定、磨损率较低、制动噪音小、增强纤维与基体材料结合性良好等特点外，还应兼顾成本性和环保性问题。因此，在制备摩擦材料时不能单纯地从材料配方、工艺设计等角度考虑，还应综合分析组分改性、材料整体结构、组分结构、制备方法等多方面问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种玉米秸秆纤维增强摩擦材料及其制备方法，通过改性摩擦材料组分、优化组分结构、设计材料整体结构、改进工艺流程相结合的方式制备一种摩擦材料，兼具增强纤维与基体材料结合性良好、摩擦因数较稳定、磨损率较低、抗热衰退性能好、耐剪切性能强、制动噪音小、环保性强、成本低、综合性价比高等特点。本技术的玉米秸秆纤维增强摩擦材料按质量百分比二组分含量为：纤维空间网状复合结构11-24％，填料76-89％；其中纤维空间网状复合结构由骨架和均匀分布的球形空腔组成，骨架由酚醛树脂和仿刺果结构玉米秸秆纤维构成，酚醛树脂和仿刺果结构玉米秸秆纤维的含量比为11:13-19:21，球形空腔直径为1-2mm，球形空腔与骨架的体积比为2.5:1-4:1；填料由三硫化二锑、人造石墨、沸石、三氧化二铝、硅灰石、橡胶粉末、泡沫铁粉、石油焦炭和硫酸钡组成，其制备过程总体包括三大步骤：仿刺果结构玉米秸秆纤维的制备、纤维空间网状复合结构的制备、玉米秸秆纤维增强摩擦材料的制备。玉米秸秆纤维增强摩擦材料的具体制备方法包括下列步骤：1.仿刺果结构玉米秸秆纤维的制备，包括下列步骤：1.1将玉米秸秆纤维浸泡在无水乙醇、六偏磷酸钠和蒸馏水的混合液中，按质量百分比各组分含量为：无水乙醇25-35％，六偏磷酸钠8-13％，蒸馏水52-67％，浸泡时间为10-15min，取出纤维，蒸馏水清洗。1.2将步骤1.1处理后的玉米秸秆纤维浸泡在二甲基亚砜和二甲苯的混合液中，按质量百分比二组分含量为：二甲基亚砜55-65％，二甲苯35-45％，浸泡时间为20-30min，取出纤维，蒸馏水清洗。1.3将步骤1.2处理后的玉米秸秆纤维浸泡在有机溶剂中，有机溶剂包括乙醇、乙二醇、异丙醇中的至少一种，超声震荡，处理时间为10-25min，震荡频率为30-60kHz，功率为300-900W，取出纤维，蒸馏水清洗。1.4将步骤1.3处理后的玉米秸秆纤维制成短切纤维，纤维长度为3-4mm。1.5将步骤1.4处理后的玉米秸秆纤维进行加热处理，处理温度为100-120℃，处理时间为3-6min。1.6将步骤1.5处理后的玉米秸秆纤维浸泡在聚乙烯醇水溶液中，按质量百分比二组分含量为：聚乙烯醇5-9％，蒸馏水91-95％，浸泡时间为3-5min，待纤维产生弯曲现象时取出。1.7将步骤1.6处理后的玉米秸秆纤维进行二次加热处理，处理温度为45-65℃，处理时间为7-15min。1.8将步骤1.7处理后的玉米秸秆纤维再次浸泡在聚乙烯醇水溶液中，按质量百分比二组分含量为：聚乙烯醇5-9％，蒸馏水91-95％，处理时间为5-7min，取出后蒸馏水清洗。1.9将步骤1.8处理后的玉米秸秆纤维进行烘干处理，使纤维含水率为4％-9％，即得到仿刺果结构玉米秸秆纤维，且纤维末端呈反向弯曲，弯曲角α为105-145°。2.纤维空间网状复合结构的制备，包括下列步骤：2.1将各原料投入混料机中混匀，按质量百分比各组分含量为：石膏粉43-63％，阴离子表面活性剂1.5-2.5％，硅树脂聚醚乳液0.5-1.5％，蒸馏水11-13％，仿刺果结构玉米秸秆纤维13-21％，酚醛树脂11-19％；混料顺序为：将仿刺果结构玉米秸秆纤维和酚醛树脂投入混料机中进行预混合，混合时间为3-6min，取出；将石膏粉、蒸馏水、阴离子表面活性剂、硅树脂聚醚乳液投入混料机中，混料13-20min，得到具有均匀分布孔隙结构的石膏球状颗粒，颗粒粒径为1-2mm；再将预混后的仿刺果结构玉米秸秆纤维和酚醛树脂投入混料机中，继续混料8-12min。所述石膏粉为二水石膏和半水石膏的混合物，按质量百分比二组分含量为二水石膏67-79％、半水石膏21-33％；所述阴离子表明活性剂包括十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种。2.2将步骤2.1处理后的混料填装入长、宽、厚比例为4:3:1-4:3:1.5的模具内，进行热压处理，压强为：10-30MPa，热压温度为95-120℃，保压时间为15-30min，然后自然冷却至室温。2.3将步骤2.2得到的压制品用大量蒸馏水进行冲洗，以去除石膏球状颗粒，得到具有均匀分布球形空腔的初步纤维空间网状复合结构。由于仿刺果结构玉米秸秆纤维之间存在一定空隙，蒸馏水进行清洗过程中，水分充分渗入到空隙当中，与石膏成分充分接触，经反复冲洗，石膏成分得以完全去除。2.4用混合液喷洒步骤2.3得到的具有均匀分布球形空腔的初步纤维空间网状复合结构，进行定型处理，混合液按质量百分比各组分含量为：共聚物3-5.5％，醇溶剂88-93％，偶联剂4-6.5％；共聚物按质量百分比各组分含量为：聚乙烯吡咯烷酮29％，辛基丙烯酰胺48％，二甲基乙基丙烯酸甲酯23％，得到具有均匀分布球形空腔的纤维空间网状复合结构。所述醇溶剂包括异丙醇、乙醇、甲醇、正丁醇中的至少一种；所述偶联剂包括γ-氯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。3.玉米秸秆纤维增强摩擦材料成型，包括下列步骤：3.1将各填料投入混料机中混匀，按质量百分比各组分含量为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米秸秆纤维增强摩擦材料，其特征在于，摩擦材料由纤维空间网状复合结构(Ⅰ)和填料组成；其中纤维空间网状复合结构(Ⅰ)由骨架(1)和均匀分布的球形空腔(2)组成，骨架(1)由酚醛树脂和仿刺果结构玉米秸秆纤维(3)构成，球形空腔(2)直径为1‑2mm，球形空腔(2)与骨架(1)的体积比为2.5:1‑4:1；填料充分填入纤维空间网状复合结构(Ⅰ)的球形空腔(2)内。

【技术特征摘要】
1.一种玉米秸秆纤维增强摩擦材料，其特征在于，摩擦材料由纤维空间网状复合结构(Ⅰ)和填料组成；其中纤维空间网状复合结构(Ⅰ)由骨架(1)和均匀分布的球形空腔(2)组成，骨架(1)由酚醛...

【专利技术属性】
技术研发人员：马云海，吴思阳，佟金，庄健，刘玉成，王慧鑫，王立冬，车军剑，端木令坚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22