[发明专利]一种纳米氧化铝/碳纳米管增强纸基摩擦材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纸基摩擦材料的制备方法，特别涉及一种热压制备纳米氧化铝/碳纳米管增强纸基摩擦材料的制备方法。

背景技术

纸基摩擦材料是应用于湿式离合器和制动器中的一种关键功能材料，其性能的优劣直接影响着传动装置传扭的稳定性及行车的安全性。同时纸基摩察材料是一种多组分复合材料，通常有十多种材料组成。从功能上可将原料分为增强体、粘结体、摩察性能调节剂和填料四种，通常采用造纸的方式生产制造，故此称其为“纸基”摩擦材料[任刚，邓海金，李明．汽车技术，2004(11)：1-4．]。

影响纸基摩察材料性能因素众多，其中，材料中各组分之间的界面结合性能是影响材料力学性能、摩察及磨损性能的重要因素之一。界面结合强度的提高对于改善纸基摩察材料的力学性能、摩察及磨损性能具有重要意义。华南理工大学的钟林新主要研究了粘结体之间的界面结合度（植物纤维和酚醛树脂之间的界面结合度），他通过化学处理作为植物纤维改性方式以研究纤维表面特性对纤维/树脂界面结合性能的影响，他发现烧碱-蒽醌剑麻浆纤维表面存在一层由颗粒状和非颗粒状组成的木素，其含量高达51%，而抽出物含量仅有2%。纤维表面木素的存在不利于纤维/树脂之间的结合，因而复合材料的拉伸强度、层间结合强度较低而磨损较高。二氧化氯处理后，纤维表面的木素含量显著降低，暴露出更多的纤维素微细纤维，纤维/树脂之间的界面结合性能得到改善，复合材料的拉伸强度、层间结合强度得到提高，磨损下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米氧化铝/碳纳米管增强纸基摩擦材料的制备方法。本发明通过添加分散均匀的纳米氧化铝溶浆和多壁碳纳米管悬浮液来有效提高湿式摩擦材料综合性能。在较低的温度下，使摩擦片中各个组成部分的界面更加有效的结合，尤其是多壁碳纳米管和氧化铝的界面结合，增强它们的界面结合度，以提高纸基摩擦片的摩察磨损性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一：取0.75g～3.0g酚醛树脂溶解在150ml无水乙醇中，待酚醛树脂充分溶解后静置20h～30h，封口保存，得到A溶液；

步骤二：将0.5～8g直径为30～100nm的多壁碳纳米管分散在250ml质量浓度为0.5%～3.0%的十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液中，超声波分散30～60min得碳纳米管悬浮液B；

步骤三：将氧化铝分散于去离子水中配制成浓度为5%～15%的纳米氧化铝悬浮液200ml，超声波分散30～60min，得溶浆C；

步骤四：将步骤二所得B溶液和步骤三所得C溶液混合，得溶液D，然后继续超声30～60min，封口保存；

步骤五：取10～18g直径为8～15um的短切碳纤维、5～12g打浆度为75～90。SR的竹纤维和能够完全分散上述原料的水，将其分散在水中得混合溶液E，然后将D溶液倒入混合溶液E中得F溶液；

步骤六：将F溶液倒入疏解机中分散1000～3000r，取出疏解后的F溶液，在抄片机上抄片并干燥，得到样片G；

步骤七：先将样片G放入真空器中，然后将A溶液缓慢匀速注入，等待40min～80min使A溶液浸透样片G，拿出样片G烘干，于硫化机上热压成型，控制硫化机的热压温度为120～180℃，热压时间为150s～350s，热压压力为3～8MPa，即得到摩擦磨损性能稳定的纳米氧化铝/碳纳米管增强纸基摩擦材料。

本发明通过提高纳米氧化铝和多壁碳纳米管的界面结合度来增强纸基摩察材料综合性能，使它能够应用于更加苛刻、复杂的环境。通过分散混合工艺引入均匀分散的纳米Al₂O₃和多壁碳纳米管，使多壁碳纳米管（MWNTs）和氧化铝表面带上异种电荷，再通过热压硫化工艺使其达到最佳的界面结合效果，也可以使酚醛树脂均匀有效的渗入摩擦片基体的内部发生固化，使它们结合的更加紧密，强化晶界，从而起到增韧的作用，使本产品的摩察磨损性能得到提高。

具体实施方式

实施例1：

步骤一：取0.75g酚醛树脂溶解在150ml无水乙醇中，待酚醛树脂充分溶解后静置20h～30h，封口保存，得到A溶液；

步骤二：将2g直径为30～100nm的多壁碳纳米管分散在250ml质量浓度为1%的十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液中，超声波分散30～60min得碳纳米管悬浮液B；

步骤三：将氧化铝分散于去离子水中配制成浓度为5%的纳米氧化铝悬浮液200ml，超声波分散30～60min，得溶浆C；