一种用于刹车片的摩擦材料制造技术

本案涉及一种用于刹车片的摩擦材料，原料组成包括：石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种用于刹车片的摩擦材料


[0001]本专利技术涉及摩擦材料
，具体涉及一种用于刹车片的摩擦材料。

技术介绍

[0002]摩擦是一种物理现象，在现实生活中有利有弊，例如在机器运转时需要通过减少摩擦来降低能量的损耗；而汽车制动中却需要产生摩擦。刹车片作为汽车中一个重要零部件，在汽车制动过程中扮演者举足轻重的角色。由摩擦材料制得的刹车片应当具有稳定的摩擦系数，较低的磨损率等优异性能。
[0003]在摩擦材料中，碳纤维具有高强度、高模量、耐高温等优异性能，用其制成的刹车片质量轻、抗冲击性能强。短切碳纤维是由碳纤维长丝经纤维切断机切断而成，其基本性能主要取决与碳纤维长丝的性能。短切碳纤维具有分散均匀、工艺简单等优点，可以应用于碳纤维长丝所不适宜的特殊领域，短切碳纤维及碳纤维增强的材料具有耐高温、耐腐蚀、质量轻等优点。然而，纤维表面光滑无活性官能团使得其增强复合材料时粘结性能差，而不能很好的发挥短切碳纤维自身的优点。目前对短切碳纤维的改性主要集中在对纤维表面的处理，以提高纤维强度。因此，本案期望通过有机、无机化学改性来提高碳纤维的耐磨性，使其满足汽车刹车片的性能需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足之处，本专利技术基于氧化石墨烯设计了一种含氮新型前驱体材料对常规短切碳纤维进行有机无机化学改性，制得的材料具有高强度和高耐磨性，与酚醛树脂、填料等混合后即可制得刹车片用摩擦材料。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种用于刹车片的摩擦材料，原料组成按重量份计包括：5～10份石墨烯
‑
碳纤维复合材料、2～3份聚丙烯腈纤维、5～15份芳酰胺纤维、5～15份玻璃纤维、5～25份酚醛树脂、10～30份填料、0.1～0.5份钛酸酯偶联剂、0.1～0.3份二硫化钼、3～6份硅化物晶须；
[0007]其中，所述石墨烯
‑
碳纤维复合材料的制备过程包括如下步骤：
[0008]1)利用SOCl2活化氧化石墨烯，之后与炔丙醇反应在石墨烯表面引入活性基团炔基，得到炔基化石墨烯；
[0009]2)2
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叠氮乙醇与甲基丙烯酰氯通过酯化反应制得叠氮甲基丙烯酸酯；
[0010]3)将炔基化石墨烯与叠氮甲基丙烯酸酯在溴化亚铜催化下进行点击化学反应，制得改性氧化石墨烯；
[0011]4)将改性氧化石墨烯超声分散在四氢呋喃中，通入氮气鼓泡半小时，随后在氮气保护下与丙烯腈在偶氮二异丁基的引发下进行自由基聚合，并形成复合纺丝液；
[0012]5)将短切碳纤维浸渍在所述复合纺丝液中，加入一定量的六水合氯化钴水溶液；加热回流1h，之后换蒸馏头以除去溶剂，混合物在150～200℃下预氧化处理，之后在惰性气体保护下，先升温至500～800℃热处理30min，之后升温到1000～1200℃热处理10～20min。
[0013]进一步地，所述炔基化石墨烯与叠氮甲基丙烯酸酯的质量比为2～8:1。
[0014]进一步地，所述改性氧化石墨烯与丙烯腈的质量比为1:8～12，所述三硫代酯和偶氮二异丁基与丙烯腈的摩尔比为1:0.2:20～100。
[0015]进一步地，所述短切碳纤维是芳酰胺基碳纤维。
[0016]进一步地，所述短切碳纤维使用前先预处理，处理过程为将短切碳纤维置于乙醇中浸泡一段时间，之后于硝酸和硫酸的混合溶液中加热搅拌1～2h，最后水洗至中性并真空干燥。
[0017]进一步地，所述短切碳纤维、六水合氯化钴与改性氧化石墨烯的质量比为6～10:1～3:0.5～1。
[0018]进一步地，所述填料包括云母、蛭石、文石、铬矿粉中的多种组合物。
[0019]在上述方案中，酚醛树脂、填料、钛酸酯偶联剂、二硫化钼以及硅化物晶须为制备刹车片摩擦材料的常用原材料，起到粘合、填充、减磨的作用；以丙烯腈纤维、芳酰胺纤维和玻璃纤维组成碳纤维集体材料，同时本案还添加少量的石墨烯
‑
碳纤维复合材料来提升碳纤维的耐磨性能。
[0020]具体而言，本案通过点击化学反应在石墨烯表面引入丰富的氮元素，同时利用末端双键与丙烯腈通过可控自由基聚合使得在石墨烯表面接枝的聚丙烯腈具有可控的分子量和分子量分布，具有更稳定的加工性能，在后续碳化过程中聚合物链定向排列，有效提高拉伸强度；氮元素在碳化过程中脱除，导致孔隙和气孔的产生，金属粒子进入到这些孔隙和气孔中，在进一步的高温处理后，孔隙率逐渐下降，使密度提升，进而将金属粒子与碳纤维材料紧密结合，钴金属粒子能有效提升复合材料的耐磨度和耐热性；以芳酰胺基纤维作为短切碳纤维基体材料，其具有较高强度和高耐热性，浸渍于复合纺丝液中之前先进行氧化处理，使纤维表面产生含氧活性官能团，在复合纺丝液中，与聚丙烯腈接枝的改性氧化石墨烯之间产生界面相互作用，对于材料的力学性能有很好的提升作用。
[0021]因此，在摩擦材料中，通过添加少量的石墨烯
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碳纤维复合材料能有效提高复合材料的强度和硬度，减小动摩擦因数的衰减，从而能够减小磨损量。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的摩擦材料可用于制备刹车片，其以酚醛树脂作为粘结剂，丙烯腈纤维、芳酰胺纤维和玻璃纤维提高刹车片的强度，二硫化钼和硅化物晶须作为减磨剂，起到润滑作用，稳定摩擦系数；石墨烯
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碳纤维复合材料则进一步提升材料的强度，耐磨和耐高温性；能有效提高刹车片在高温下的摩擦稳定性。
具体实施方式
[0023]下面对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0025]本专利技术提供一种用于刹车片的摩擦材料，原料组成按重量份计包括：5～10份石墨烯
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碳纤维复合材料、2～3份聚丙烯腈纤维、5～15份芳酰胺纤维、5～15份玻璃纤维、5～25份酚醛树脂、10～30份填料、0.1～0.5份钛酸酯偶联剂、0.1～0.3份二硫化钼、3～6份硅化
物晶须；
[0026]其中，除石墨烯
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碳纤维复合材料为本案自制，其余原材料均为本领域常用材料，均可通过商购得到；石墨烯
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碳纤维复合材料的制备过程包括如下步骤：
[0027]首先依据改性Hummers法制备氧化石墨烯，之后在70℃条件下利用SOCl2与氧化石墨烯加热回流24h，获得酰氯石墨烯，之后与与炔丙醇在室温下酯化反应24h，从而在石墨烯表面引入活性基团炔基，得到炔基化石墨烯；
[0028][0029]2)在反应瓶中加入5mmol 2
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叠氮乙醇和50ml无水四氢呋喃，加入10mmol三乙胺，将反应瓶置于冰水浴中磁力搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于刹车片的摩擦材料，其特征在于，原料组成按重量份计包括：5～10份石墨烯
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碳纤维复合材料、2～3份聚丙烯腈纤维、5～15份芳酰胺纤维、5～15份玻璃纤维、5～25份酚醛树脂、10～30份填料、0.1～0.5份钛酸酯偶联剂、0.1～0.3份二硫化钼、3～6份硅化物晶须；其中，所述石墨烯
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碳纤维复合材料的制备过程包括如下步骤：1)利用SOCl2活化氧化石墨烯，之后与炔丙醇反应在石墨烯表面引入活性基团炔基，得到炔基化石墨烯；2)2
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叠氮乙醇与甲基丙烯酰氯通过酯化反应制得叠氮甲基丙烯酸酯；3)将炔基化石墨烯与叠氮甲基丙烯酸酯在溴化亚铜催化下进行点击化学反应，制得改性氧化石墨烯；4)将改性氧化石墨烯超声分散在四氢呋喃中，通入氮气鼓泡半小时，随后在氮气保护下与丙烯腈在三硫代酯和偶氮二异丁基的引发下进行自由基聚合，并形成复合纺丝液；5)将短切碳纤维浸渍在所述复合纺丝液中，加入一定量的六水合氯化钴水溶液；加热回流1h，之后换蒸馏头以除去溶剂，混合物在150～200℃下预氧化处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴美妍，陈海燕，周培，王元有，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：