[發(fā)明專利]一種二氧化鈦納米線(網(wǎng))?碳布增強(qiáng)樹脂基摩擦材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710183590.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN106905547A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)杰;張超;黃劍鋒;羅丹;劉鑫;張帆;崔亞麗;李盟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/14
• 分類號(hào): C08J5/14;C08J5/06;C08L61/06;C08K9/12;C08K7/06;C08K7/08;C08K3/22;C09K3/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 齊書田

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕式摩擦材料領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化鈦納米線(網(wǎng))-碳布增強(qiáng)樹脂基摩擦材料的制備方法。

背景技術(shù)

基于碳纖維材料優(yōu)異的摩擦潤(rùn)滑性能、高比強(qiáng)、低密度及碳布編織特有的結(jié)構(gòu)有序性和緊密性等突出優(yōu)點(diǎn)，碳布作為增強(qiáng)體被廣泛應(yīng)用于工程材料中。然而碳布纖維表面惰性大，在垂直于纖維方向上性能較差，與樹脂的界面結(jié)合不夠理想，在一定程度上限制了碳布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在嚴(yán)苛環(huán)境及特殊領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，對(duì)碳布進(jìn)行適度的表面處理，以增進(jìn)其與樹脂基體的結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

公開號(hào)為CN104723577A的中國專利“一種碳纖維織物增強(qiáng)聚醚醚酮聚合物復(fù)合材料的制備方法”。將碳纖維織物表面進(jìn)行除漿劑處理；將聚芳砜粉末溶解在氯仿或N,N-二甲基甲酰胺配置成一定濃度的聚合物溶液，再加入聚醚醚酮超細(xì)粉，攪拌得到懸浮液；將處理好的碳纖維織物平鋪在布式漏斗中，把懸浮液倒在碳纖維織物上，低壓抽濾；在熱壓機(jī)中熔融、加壓、保壓；之后降溫冷卻至室溫后脫模。本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的設(shè)備、簡(jiǎn)便的工藝方法，實(shí)現(xiàn)大型纖維織物增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的制備。然而，本專利無法保證樹脂與碳布纖維的良好結(jié)合，使得復(fù)合材料因結(jié)構(gòu)的不均勻產(chǎn)生的缺陷限制材料性能的提升。

公開號(hào)為CN105696313A的中國專利“一種碳纖維的表面改性的方法”采用氧化石墨烯作為碳纖維的表面改性材料，將氧化石墨烯通過超聲輔助電泳沉積在碳纖維上，可以形成高性能的復(fù)合材料。本發(fā)明發(fā)明成本低、操作簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、纖維性能損失小。但該方法改性的碳纖維接枝均勻性低，易在復(fù)合材料基體中形成缺陷，降低材料性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化鈦納米線(網(wǎng))-碳布增強(qiáng)樹脂基摩擦材料的制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明通過在碳布表面生長(zhǎng)二氧化鈦納米線(網(wǎng))，對(duì)碳布纖維表面進(jìn)行多尺度改性，使碳布纖維具備豐富的三維結(jié)構(gòu)，有利于樹脂在碳布纖維表面的鎖定，增強(qiáng)碳布纖維與樹脂基體的結(jié)合，進(jìn)而改善碳布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料摩擦學(xué)性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種二氧化鈦納米線(網(wǎng))-碳布增強(qiáng)樹脂基摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：預(yù)處理碳布

去除商品碳布纖維表面上漿劑，并用雙氧水室溫浸泡，然后用去離子水充分洗滌，并烘干得到預(yù)處理后的碳布；

步驟二：碳布纖維表面涂覆TiO₂薄膜層

以體積份數(shù)計(jì)，取100份無水乙醇，逐滴加入濃鹽酸1-5份，并充分?jǐn)嚢璧玫剿嵝匀芤海缓髮?0-40份鈦酸丁酯逐滴加入所配制的酸性溶液中，攪拌后靜置，形成TiO₂溶膠，取預(yù)處理后的碳布浸泡于溶膠中進(jìn)行浸漬，然后干燥；

步驟三：水熱生長(zhǎng)TiO₂納米線(網(wǎng))

將步驟二得到的碳布浸沒于NaOH溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)；

步驟四：酸液離子交換處理

將步驟三得到的碳布置于鹽酸溶液中并加熱處理，隨后將碳布充分洗滌，并干燥得到二氧化鈦納米線(網(wǎng))-碳布多尺度增強(qiáng)體；

步驟五：復(fù)合材料的制備

將二氧化鈦納米線(網(wǎng))-碳布多尺度增強(qiáng)體浸漬于酚醛樹脂溶液中，自然晾干后熱壓成型，制得二氧化鈦納米線(網(wǎng))-碳布增強(qiáng)樹脂基摩擦材料。

進(jìn)一步地，步驟一中采用10mol/L的雙氧水浸泡5-10h。

進(jìn)一步地，步驟二中取預(yù)處理后的碳布浸泡于溶膠中5min進(jìn)行浸漬，且浸漬過程重復(fù)1-3次。

進(jìn)一步地，步驟二中干燥的溫度為100℃，干燥時(shí)間為10min。

進(jìn)一步地，步驟三中NaOH溶液的濃度為0.5-3mol/L。

進(jìn)一步地，步驟三中水熱反應(yīng)的溫度為150℃-200℃，時(shí)間為5-10h。

進(jìn)一步地，步驟四中鹽酸溶液的濃度為2mol/L。

進(jìn)一步地，步驟四中離子交換處理是在70℃下處理10h，干燥是在100℃下處理10h。

進(jìn)一步地，步驟五中得到的二氧化鈦納米線(網(wǎng))-碳布增強(qiáng)樹脂基摩擦材料中樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-40％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：