[發明專利]一種碳纖維增強聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710559878.2
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107245898B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 龍柱;桑明珠;王鳳
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D21F11/00
• 分類號: D21F11/00;D21H21/08;D21H21/10;D21H21/18;D21H25/06;D21H17/67;D21H17/68
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種碳纖維增強聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。本發明采用濕法成形、熱壓相結合的生產工藝來制備一種新型PEEK紙基摩擦材料，具有工藝流程簡單、易于控制產品質量等特點。所得碳纖維增強聚醚醚酮紙基摩擦材料具有優良的力學性能以及耐高溫、導熱性好、耐磨、阻燃、抗老化等性能優勢。

技術領域

本發明涉及一種碳纖維增強聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。

背景技術

摩擦材料是國民經濟中非常重要的一類材料，被廣泛地應用于交通運輸、化工機械、航空航天等領域。摩擦材料在工作過程中應用摩擦力傳遞扭矩和制動，是保障汽車平穩運行和安全性能的重要材料。在過去很長一段時間內，最常應用于工業中的摩擦材料主要以金屬、陶瓷以及水泥物質等傳統摩擦材料為主。但隨著工業對摩擦材料綜合性能的要求愈漸提高，傳統的摩擦材料逐步顯露出變形能力差、加工窗口窄、脆性大等局限性，已不能滿足現代工業的發展要求，新興的新型摩擦材料正在逐步取代傳統摩擦材料受到更多制造商、加工企業的青睞。

紙基摩擦材料摩擦材料在汽車工業中屬于關鍵的安全部件，汽車的啟動制動和駐車都離不開紙基摩擦材料。摩擦材料是高分子三元復合材料，主要由高分子粘結劑、增強纖維和摩擦性能調節劑組成。紙基摩擦材料的主要特點有：摩擦系數高、傳遞扭矩能力強、動靜摩擦系數值接近、結合平穩、噪音小等。作為新型摩擦材料家族的主流產品，因其具有比強度高、易于加工設計、抗咬合性、良好的化學穩定性和自潤滑性等優越性，已被愈來愈多的應用于宇航、汽車、石油化工、機械電子以及醫療衛生等領域。

常見的紙基摩擦材料為芳綸纖維材料，雖說長久穩定性是芳綸纖維最重要的特性，但芳綸纖維承受的最高使用溫度也只在200℃左右。溫度過高，無疑會降低材料的耐高溫性；芳綸纖維抗紫外線能力差；芳綸纖維本身含有酰胺基團，酰胺基團極性強，易吸水，當酰胺基團中的H被某些溶劑中的親水性基團取代后，會變得更易吸水。在芳綸纖維類材料中，由于部分芳綸纖維在材料上下表面裸露出來，使得材料具有極強的吸水能力。所以，該類材料因面層破壞、產生細小裂紋而經常發生滲水問題。如果芳綸復合材料應用在低溫環境下，進入材料中的水被冷凍以后會發生膨脹，進而破壞增強體與基體之間的粘結，以致大幅度降低復合材料性能。

聚醚醚酮(PEEK)纖維具備極其優異的綜合性能，且適用于傳統熱塑性塑料的成型加工工藝，使其成為航空航天、能源化工、交通運輸、食品加工、醫療衛生等領域的理想材料。在較高的溫度條件下，PEEK由于具有良好的摩擦性和出色的自潤滑性，因此PEEK可在這樣的溫度下，仍可保持突出的磨損率和較低摩擦系數。因其優異的耐摩擦、耐高溫、易加工等性能，在汽車行業，可用于發動機內罩、汽車軸承、密封件、剎車片等。PEEK具有優異的摩擦磨損性能，這源于其自身突出的自潤滑性，常溫干摩擦條件下，其摩擦系數為0.34，磨損率為1.97×10^-5mm³·N^-1·m^-1。

碳纖維擁有重量輕、強度大、化學穩定、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐疲勞等優點，以碳纖維作為增強材料，制得的纖維增強聚醚醚酮材料，不僅具有優異的耐濕熱、抗蠕變、耐老化和抗沖擊性能，而且使材料的拉伸和彎曲的強度得到提高。

聚醚醚酮具有優異的化學穩定性、熱穩定性、導電性、導熱性、力學性能、耐摩擦、易加工等綜合性能，因此，聚醚醚酮材料和聚醚醚酮耐摩擦材料得到了廣泛研究，但仍然存在一些缺陷，例如采用注塑成型工藝得到的復合材料中纖維平均長度、纖維含量、纖維分布不均，或者強度和耐摩擦性較差，或者用于增強強度的材料價格昂貴導致生產成本高。

目前，國內外還沒有關于碳纖維增強聚醚醚酮紙基摩擦材料的專利報導。

發明內容