一种仿生混杂天然纤维增强摩擦材料及其制备方法技术

技术编号：41065473 阅读：4 留言：0更新日期：2024-04-24 11:19

本发明专利技术公开了一种仿生混杂天然纤维增强摩擦材料及其制备方法，涉及摩擦复合材料领域，包括以下质量分数的组分：改性酚醛树脂9～26％、天然纤维6～12％、复合矿物纤维3～15％、丁腈橡胶粉1～5％、纳米氧化物1～14％、其他填料或性能调节剂35～65％。本发明专利技术实现了仿生混杂天然纤维增强摩擦材料的可控性制备，能够改善纤维分散的均匀性和摩擦材料的抗冲击强度，增强摩擦材料的摩擦稳定性和耐磨性能，减少摩擦材料的制动噪音和制动粉尘排放，提高摩擦材料的环保性能和使用寿命。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及摩擦材料，尤其涉及到一种仿生混杂天然纤维增强摩擦材料及其制备方法。

技术介绍

1、摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料，被广泛应用于工程机械、农用机械、园林机械、交通运输工具、自动化设备等多个领域中。大型动力机械装备用摩擦材料主要由粘结剂、增强纤维、性能调节剂和填料等四大类组分组成，其摩擦稳定性、耐磨性等性能直接影响着机械装备的稳定性、安全性和可靠性。

2、大型动力机械装备由于其自身重量大、载重多，使其在制动时的惯性动能大、制动距离长。而现有摩擦材料在使用过程中会出现摩擦稳定性降低、制动性能不佳、摩擦材料衬片磨损过快、制动噪音大、制动粉尘多等现象，从而影响摩擦材料的制动效果和使用寿命。

3、因此，需要开发一种摩擦性能稳定且耐磨的大型动力机械装备用摩擦材料。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种仿生混杂天然纤维增强摩擦材料及制备方法，通过本专利技术制备方法获得一种纤维分散均匀、抗冲击性能高、摩擦稳定、耐磨性能强、制动噪音低、制动粉尘排放少的环保型大型动力机械装备用仿生混杂天然纤维增强摩擦材料。

2、本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，按质量分数各组分含量，改性酚醛树脂9～26％、天然纤维6～12％、复合矿物纤维3～15％、丁腈橡胶粉1～5％、纳米氧化物1～14％、其他填料或者性能调节剂35～65％；

4、所述天然纤维包括长切天然纤维和短切天然纤维；

5、所述长切天然纤维和短切天然纤维的质量比为1～3:3～1；

6、所述长切天然纤维包括蕉麻纤维、亚麻纤维、棉纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、竹纤维、苎麻纤维中的一种或者几种；

7、所述短切天然纤维包括玉米秸秆纤维、稻草秸秆纤维、油菜秸秆纤维、麦秆纤维、高粱秸秆纤维中的一种或者几种；

8、所述其他填料或者性能调节剂包括硫酸钡、天然石墨、钛酸钾晶须、高温耐磨剂、石油焦炭中的一种或者几种。

9、上述方案中，所述长切纤维和短切纤维的质量比为1:2。

10、上述方案中，所述纳米氧化物包括聚缩醛接枝改性纳米sio2、钛酸酯偶联剂改性纳米sio2、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2、正丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2中的一种或者几种。

11、上述方案中，所述改性酚醛树脂包括腰果壳油改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、丁腈橡胶改性酚醛树脂、纳米铜改性酚醛树脂中的一种。

12、上述方案中，所述长切天然纤维的长度为9～50mm。

13、上述方案中，所述短切天然纤维的长度为0.5～3mm。

14、仿生混杂天然纤维增强摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：

15、步骤一：将改性酚醛树脂、天然纤维、复合矿物纤维、丁腈橡胶粉、纳米氧化物、其他填料或性能调节剂，分别置于红外烘箱中，进行真空烘干后，按照配比将改性酚醛树脂、丁腈橡胶粉、纳米氧化物、其他填料或性能调节剂置于混料机中，均匀混合搅拌5～20min，然后将短切天然纤维、复合矿物纤维置于混料机中，均匀混合搅拌3～5min，得到造粒用混合料；

16、步骤二：将造粒混合料置于摩擦材料混料机中进行湿式造粒，并干燥，筛选出粒径为0.5～5mm的类细胞结构的仿生造粒物；

17、步骤三：先将仿生造粒物和长切天然纤维分别分为质量相等的若干份，其中长切天然纤维的份数为n，仿生造粒物的份数为n+1，3≤n≤6；

18、步骤四：先将仿生造粒物层均匀铺设在热压模具的底层，然后均匀铺设长切天然纤维，其中长切天然纤维的布置方向与模具型腔长度方向平行，依次按照“仿生造粒物层-长切天然纤维层-仿生造粒物层”的顺序进行铺装；

19、步骤五：将铺装完成的热压模具放入热压机中进行热压处理，并冷却到室温，压力为25～70mpa，时间为30～80min，温度为150～230℃；

20、步骤六：将所得到的压制品进行热处理和后处理加工，最终得到仿生混杂天然纤维增强摩擦材料。

21、上述方案中，摩擦材料的平均摩擦因数为0.375～0.427，总磨损率为1.73×10-7cm3/nm～1.91×10-7cm3/nm。

22、有益效果：

23、1.本专利技术中长切天然纤维、短切天然纤维的协同使用可以为摩擦材料提供稳定的结构骨架，能够提升摩擦材料的机械性能和摩擦学性能，同时不同类型的天然纤维的协同混杂设计能够产生混杂效应，解决单一纤维强度较弱的问题，并增加各纤维之间的耦合协同作用，提高摩擦材料的机械性能和耐磨性能；短切纤维和按一定方向布置的长切纤维的使用，能够保证天然纤维在摩擦材料中的均匀分散，提高天然纤维与基体之间的结合强度，减少界面缺陷；湿式造粒技术的使用，能够减少制动过程的纤维偏析和制动粉尘量，增强摩擦材料的耐磨性能，提升摩擦材料的制动效能和制动可靠性，适当延长摩擦材料的使用寿命；长切纤维和短切纤维主要采用秸秆纤维等天然纤维能够降低摩擦材料的密度、生产成本以及制动噪音，提高摩擦材料的环保性能。

24、2.本专利技术实现了仿生混杂天然纤维增强摩擦材料的可控性制备，能够改善纤维分散的均匀性和摩擦材料的抗冲击强度，增强了摩擦材料的摩擦稳定性和耐磨性能，减少了摩擦材料的制动噪音和制动粉尘排放，提高了摩擦材料的环保性能和使用寿命。

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【技术保护点】

1.一种仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，其特征在于，按质量分数各组分含量，改性酚醛树脂9～26％、天然纤维6～12％、复合矿物纤维3～15％、丁腈橡胶粉1～5％、纳米氧化物1～14％、其他填料或者性能调节剂35～65％；

2.根据权利要求1所述的仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述长切纤维和短切纤维的质量比为1:2。

3.根据权利要求1所述的仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述纳米氧化物包括聚缩醛接枝改性纳米SiO2、钛酸酯偶联剂改性纳米SiO2、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米SiO2、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米SiO2、正丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米SiO2中的一种或者几种。

4.根据权利要求1所述的仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂包括腰果壳油改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、丁腈橡胶改性酚醛树脂、纳米铜改性酚醛树脂中的一种。

5.根据权利要求1所述的仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述长切天然纤维的长度为9～50mm。

6.根据权利要求1所述的仿

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种仿生混杂天然纤维增强摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，仿生混杂天然纤维增强摩擦材料的平均摩擦因数为0.375～0.427，总磨损率为1.73×10-7cm3/Nm～1.91×10-7cm3/Nm。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述长切纤维和短切纤维的质量比为1:2。

3.根据权利要求1所述的仿生混杂天然纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述纳米氧化物包括聚缩醛接枝改性纳米sio2、钛酸酯偶联剂改性纳米sio2、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2、正丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2中的一种或者几种。

4.根据权利要求1所述的仿生混杂天然...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉成，贵祥啸，王义豪，沈家豪，周松，贾卫东，施爱平，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：

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