[发明专利]一种2.5维碳纤维/芳纶纤维机织预制体增强改性腰果壳油酚醛树脂基摩擦材料

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其是涉及一种采用2.5维碳纤维/芳纶纤维 增强改性腰果壳油酚醛树脂摩擦材料的制备方法

背景技术

随着科学技术和工业生产的发展，碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料己广泛应 用在汽车、航空航天等领域。目前的碳纤维增强摩擦材料，多采用短切纤维热 压成型工艺，存在易分层、结构随机、可设计性低的严重缺陷，己成为制约碳 纤维摩擦材料发展的重要问题。此外，近年来大量有关二维碳布预制体结构的 碳纤维酚醛树脂基摩擦材料的研究表明碳布增强摩擦材料性能明显优于短切纤 维热压成型摩擦材料。但是二维碳布增强摩擦材料又存在厚度低，难以承受大 的扭转力矩，在高转速、大压力等苛刻工况条件下易失效的缺陷，仅应用于中 低能载工况。随着车辆向高速重载方向发展，对传动系统的安全性和稳定性提 出了更高的要求，如何克服摩擦材料结构整体性差、易分层破坏、强度低的缺 陷成为解决问题的关键。

腰果壳油是一种从天然成熟的腰果壳中提炼出的粘稠性液体，其主要结构特 征是苯酚的间位上带有长链脂肪烃，因此，腰果壳油既含有刚性基团又含有柔 性基团，并具有酚类化合物的特征，用其改性酚醛树脂的韧性可得到明显的提 高。这种改性的酚醛树脂摩擦性能优良,在摩擦过程中形成的碳化膜柔性好而又 不易脱落。在欧美国家和日本普遍应用,国内也有批量生产。且以它作基体压制 成的摩擦材料制品，摩擦、耐热和力学性能均非常优异。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种2.5维碳纤维/芳纶纤维 机织预制体增强改性腰果壳油酚醛树脂基摩擦材料。本发明进行了碳纤维和芳 纶纤维的混编，极大提高了摩擦材料的散热性能并且能在大压力工作下弥补刹 车片的热衰退性；本发明摩擦材料中接结经纱贯通材个厚度方向形成三维立体 结构，克服了脱层问题，增加了层间剪切强度，具有优异的结构可设计性、整 体抗冲击性能和耐疲劳性能，同时本发明制备方法工艺简单、生产成本低廉、 便于推广。

本发明的技术方案如下：

一种2.5维碳纤维/芳纶纤维机织预制体增强改性腰果壳油酚醛树脂基摩擦材 料，所述摩擦材料采用碳纤维与芳纶纤维的混编制成的2.5维碳纤维/芳纶纤维 机织预制体作为增强结构，与改性腰果壳油酚醛树脂胶液复合固化制成所述摩 擦材料。

所述2.5维碳纤维/芳纶纤维机织预制体的制备方法为：先将碳纤维与芳纶纤 维进行并捻，制成合股纱线，作为纬纱，碳纤维作为经纱；然后进行织造，接 结纱沿厚度方向呈0°～90°贯穿各层，织成深交联结构的碳纤维机织预制体； 其中碳纤维体积含量为15％～85％，芳纶纤维体积含量为15％～85％；纬纱层数为 2～50层；碳纤维/芳纶纤维预制体密度为1.2～2.6g/cm³。

所述碳纤维使用前经过了预处理，预处理的方法为：使用硝酸溶液对碳纤维 进行液相氧化表面处理。

所述碳纤维与芳纶纤维均为800tex。所述碳纤维经过捻状加捻、解捻或无捻 处理。

所述碳纤维为聚丙烯晴基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维或者酚醛基 碳纤维的预氧丝或氧化长丝。

所述改性腰果壳油酚醛树脂胶液所含原料及各原料的重量份数为：改性腰果 壳油酚醛树脂10～50份，增磨剂5～30份，减磨剂5～30份，填料10～40份，添 加剂5～20份；将各原料混合搅拌均匀制得粘度为100～500Pa·s的胶液。

所述所述增磨剂为氧化铝、氧化铁粉、二硫化钼中的一种或多种；所述减磨 剂为石墨或焦炭；所述填料为石粉、硫酸钡、黏土中的一种或多种；所述添加 剂为紫铜粉、黄铜粉、铝粉中的一种或多种。

所述摩擦材料的制备方法为：

(1)清洁自制模具，均匀涂覆脱模蜡，依次平铺离型纸、石墨纸，然后将 改性腰果壳油酚醛树脂胶液缓慢倒入模具中，然后放入修剪后的2.5维碳纤维/ 芳纶纤维机织预制体并铺平；再倒入改性腰果壳油酚醛树脂胶液使预制体完全 浸没，用毛刷单向轻刷被浸没的预制体表层，以利于胶液渗透；将模具放入40℃ 真空烘箱中维持0.06～0.09MPa的真空度抽真空15～30min，然后转移至热风烘 箱中50～70℃条件下保温4～8h，使稀释剂充分挥发，得到预浸料；