[发明专利]一种芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料及制备方法，以芳/碳混编织物和改性酚醛树脂为原料。芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料综合了两种纤维的优点，充分发挥复合材料的混杂效应，从而有助于解决湿式摩擦材料耐磨性差、动摩擦系数较低等问题。本发明制备的摩擦材料经HSR‑2M型高速往复式摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能，测试结果显示该摩擦材料相较传统的碳纤维织物增强复合材料摩擦系数提升了约9.5％左右，磨损率从7.85×10^‑14m³/(N·m)^‑1降低至4.99×10^‑14m³/(N·m)^‑1。芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料不但摩擦磨损性能优异，且在贴片适形度、浸渍效率、降低原材料成本等方面也有着较为突出的表现。

技术领域

本发明属于摩擦材料领域，涉及一种芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料及制备方法，尤其涉及一种芳纶/碳纤维混编两向织物(以下简称芳/碳混编织物)增强湿式摩擦材料的制备方法。

背景技术

湿式摩擦材料指工作于润滑介质(主要是润滑油)中，依靠摩擦作用来实现制动和传动功能的部件材料，主要应用于自动变速器、差速器、扭矩管理器和同步器等湿式传动系统中。

随着汽车向大功率高转速方向发展，目前采用的同步器摩擦材料已经不能满足对同步器换挡性能的要求，新型的高转速用摩擦材料亟需开发。同步器齿环所用碳纤维增强摩擦材料是在对偶钢环的表面粘接一层碳纤维增强树脂基复合材料。

文献“公开号为CN101805589A的中国专利”公开了一种高性能环保纸基摩擦材料原纸及摩擦片的制作方法，摩擦材料的组分包括：碳纤维7-15％、短切芳纶纤维5-10％、芳纶浆粕5-10％和竹纤维浆9-30％；硅藻土10-20％和腰果壳粉8-12％；摩擦性能调节剂采用：橡胶颗粒2-4％、碳酸钙5-10％和片状石墨10-15％；黏结剂采用：氟橡胶1-2％、硅酮树脂3-15％和酚醛树脂3-15％。该发明通过在纸基摩擦材料中同时引入短切芳纶纤维和碳纤维以及芳纶浆粕来达到有效地提高其摩擦系数，调节动静摩擦系数比，降低摩擦片磨耗率的目的。但是混杂短切纤维增强的纸基摩擦材料一般仅适用于中、低载荷工况条件下，在高转速、大压力以及润滑不充分等非正常条件下易失效和产生分层破坏(剪切力作用下)。此类混杂纤维增强纸基摩擦材料还存在：磨损率较高(1.55×10^-13m³/(N·m)^-1)、各组分之间的界面结合较差、材料组分均质化程度低以及由此所导致的摩擦稳定性较差等问题。

文献“公开号为CN103570956A的中国专利”公开了一种碳布增强湿式摩擦材料的制备方法，以碳纤维布和改性酚醛树脂为原料，将预处理过的碳布在水热温度80-120℃的条件下处理1-4小时后用去离子水清洗烘干，改性酚醛树脂溶于无水乙醇中，将处理过后的碳布浸入8-10分钟，取出自然晾干后采用硫化机热压成型得到碳纤维表面改性的碳布增强湿式摩擦材料。该发明通过在水热条件下，对碳布表面进行氧化处理，具有设备简单、高效、腐蚀均匀和制备的碳布表面含氧量高等优点，降低了孔隙率，从而改善了碳布与树脂基体的结合，有效调控碳布增强树脂基湿式摩擦材料的摩擦磨损性能。但是此类碳织物增强湿式摩擦材料仍然存在：大扭转力矩工况条件下摩擦系数低、纤维与基体之间界面结合较差以及由此所导致的摩擦系数不稳定、磨损率较高(7.85×10^-14m³/(N·m)^-1)、在高转速和大载荷等工况条件下易失效、和对偶钢坏粘接效果差等问题。