[发明专利]一种高密度柔性碳/碳复合摩擦材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高密度柔性碳/碳复合摩擦材料及其制备方法，依次通过将聚丙烯腈纤维、粘胶基纤维、沥青基纤维等经进行预氧化处理，之后将预氧化丝纱线编织成织物；然后将所编制的织物进行碳化处理得到碳纤维织物；最后，将碳纤维织物放入气态C_xH_y中，在N₂的保护下经化学气相沉积处理后得到所制备的高密度柔性碳/碳复合摩擦材料。最终得到经纬纱线弯曲度大于30°的碳纤维织物增强碳基复合材料。本发明通过利用预氧化丝模量低，易编织成经纬纱弯曲度高的产品，易达到设计所需厚度，同时具有优良的柔性，经过碳化和CVD沉积碳处理后，能够得到柔性较好的碳/碳摩擦材料。

技术领域

本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种高密度柔性碳/碳复合摩擦材料及其制备方法。

背景技术

同步器是变速箱的重要组成部分，它能够有效地保证换档的平顺、简化操作、减轻驾驶员的劳动强度。随着卡车向大吨位、大扭矩的方向发展，对同步器提出了越来越高的要求，传统的同步环用摩擦材料强度低，耐磨损能力差，摩擦系数不稳定，使用寿命短，已经无法满足使用要求。碳纤维增强碳基复合材料，具有稳定的摩擦系数、耐高温、耐腐蚀、抗冲击、耐磨损等特性，广泛应用于飞机刹车片、高性能跑车刹车片等领域，是目前较为理想的摩擦材料。但由于目前碳碳复合材料为刚性材料，不易弯曲，无法应用于汽车同步器齿环，同时由于碳纤维模量高，编织性相对较差，难以编织成经纬纱弯曲度高的产品，织物及其制品柔性较差。因此本发明找到了一种制备高密度柔性碳/碳复合摩擦材料的方法及其所制备的材料。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种高密度柔性碳/碳复合摩擦材料及其制备方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种制备高密度柔性碳/碳复合摩擦材料的方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚丙烯腈纤维、粘胶基纤维、沥青基纤维等经进行预氧化处理，之后将预氧化丝纱线编织成织物；

步骤二：将所编制的织物进行碳化处理得到碳纤维织物；

步骤三：将碳纤维织物放入气态C_xH_y中，在N₂的保护下经化学气相沉积处理后得到所制备的高密度柔性碳/碳复合摩擦材料。

作为本发明的进一步改进，步骤一中所述的预氧化处理包括将所述的聚丙烯腈纤维通过预氧化炉的导辊，依次经过设置在预氧化炉中的四个温区，预氧化时间为30～120min，得到含碳量大于60％的预氧化丝。

作为本发明的进一步改进，所述的预氧化炉中的四个温区所设定的温度从进线端到出线端逐级升高，依次为一区180～210℃，二区210～250℃，三区240～280℃，四区270～300℃。

作为本发明的进一步改进，所述的步骤一预氧化纱线包括连续预氧化纤维，还包括将所得到的预氧化连续纤维经过纺纱工序制备成2～20支，0.5～30捻/cm的预氧丝纱线。

作为本发明的进一步改进，步骤一中所述的预氧丝纱线按照单经单纬或者多经多纬的方式进行编织，所编织的织布结构的经纬密度为5～20*5～20根/cm。

作为本发明的进一步改进，步骤二中所述的碳化处理包括将织布结构放入碳化炉中，在氮气的保护下，在500～1600℃的温度下碳化30～60min，得到含碳量大于95％的碳纤维织物。

作为本发明的进一步改进，步骤三中所述的化学气相沉积，将碳纤维织物放入真空沉积炉中，真空沉积炉中所述的C_xH_y选自中的x小于4气体的有机烃，所述的C_xH_y在900-1000℃产生热解，热解产生的碳沉在纤维表面积，形成碳纤维增强碳基复合材料。