[發(fā)明專(zhuān)利]一種MOF-5無(wú)損改性碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基濕式摩擦材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811467932.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109608822B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)杰;周曼;段笑;屈蒙;張立潔;谷岳峰;黃劍鋒;曹麗云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L61/14
• 分類(lèi)號(hào): C08L61/14;C08L1/02;C08L77/10;C08K9/04;C08K7/06;C08J5/24;C09K3/14
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開(kāi)了一種MOF?5無(wú)損改性碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基濕式摩擦材料及其制備方法，首先處理碳纖維以去除表面上漿劑和其他污染物，然后將碳纖維在一定溫度下利用硝酸處理，得到功能化碳纖維，為后續(xù)生長(zhǎng)提供活性位點(diǎn)，將碳纖維與六水合硝酸鋅以及對(duì)苯二甲酸溶于N,N?二甲基甲酰胺中，采用磁力攪拌均勻后，溶劑熱反應(yīng)來(lái)改性碳纖維，得到經(jīng)MOF?5改性處理后的碳纖維，最后將改性處理過(guò)后碳纖維與芳綸纖維、紙纖維、樹(shù)脂混合制備摩擦材料原紙，通過(guò)熱壓固化工藝后得到MOF?5改性碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基濕式摩擦材料。本發(fā)明可以避免傳統(tǒng)處理工藝對(duì)碳纖維造成的損失，提高纖維表面活性同時(shí)不損傷纖維強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及濕式摩擦材料領(lǐng)域，具體涉及一種MOF-5無(wú)損改性碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基濕式摩擦材料及其制備方法，適用于航空、汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)、船艦、石油鉆機(jī)、礦山機(jī)械、能源、船舶、建筑等各類(lèi)交通工程機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

摩擦材料廣泛用于各種交通運(yùn)輸工具(如汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)、艦船等)和各種機(jī)器設(shè)備的制動(dòng)器、離合器及摩擦傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)材料，是非常重要的保安零件。樹(shù)脂基摩擦材料具有摩擦系數(shù)高，接合平穩(wěn)柔和，低噪聲，對(duì)偶盤(pán)損傷小，成本低等優(yōu)點(diǎn)，是各類(lèi)工程機(jī)械設(shè)備中動(dòng)力的傳遞或制動(dòng)減速不可缺少的摩擦材料。以碳纖維為增強(qiáng)纖維制備出的樹(shù)脂基濕式摩擦材料性能優(yōu)異，可以滿足濕式摩擦工況的特殊要求，然而碳纖維的亂層石墨結(jié)構(gòu)決定了其表面幾乎不含有活性官能團(tuán)，表現(xiàn)出化學(xué)惰性和憎液性，導(dǎo)致碳纖維與樹(shù)脂基體界面結(jié)合性能較差成為其瓶頸所在。高能量或催化劑處理，可能會(huì)損害纖維的固有強(qiáng)度，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的步驟，使復(fù)合材料中纖維體積分?jǐn)?shù)的減少，以及由于疏水性納米材料接枝導(dǎo)致纖維與基體之間的潤(rùn)濕性差，因此我們需要提出無(wú)損接枝改性碳纖維，進(jìn)而增加復(fù)合材料的界面強(qiáng)度。本發(fā)明通過(guò)MOF-5與碳纖維之間的配位鍵的鍵合作用改善碳纖維和樹(shù)脂的界面惰性環(huán)境，通過(guò)在水熱條件下將MOF-5成功接枝在碳纖維上，達(dá)到改性碳纖維目的，通過(guò)提高表面活性來(lái)增強(qiáng)復(fù)合材料的界面強(qiáng)度。此方法成本較低，工藝簡(jiǎn)單，因此對(duì)于制備性能更加優(yōu)異的濕式摩擦材料具有重要意義。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201710661308.4的中國(guó)專(zhuān)利“一種碳纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法”利用硝酸溶液處理碳纖維基體得到的改性碳纖維表面活性大大增加,與基體樹(shù)脂間的界面性能也得到增強(qiáng)，但利用強(qiáng)酸處理會(huì)對(duì)碳纖維造成一定損傷。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201610609329.7的中國(guó)專(zhuān)利“碳纖維表面改性處理方法”在真空條件下用高錳酸鉀的硫酸溶液對(duì)碳纖維進(jìn)行氧化刻蝕處理，能有效提高碳纖維表面活性，且對(duì)纖維本體損傷較小，但對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求較高。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201610554989.X的中國(guó)專(zhuān)利“一種碳纖維表面接枝三嗪類(lèi)樹(shù)枝狀分子的方法”通過(guò)碳纖維表面環(huán)氧涂層的去除、碳纖維的氧化、碳纖維的還原、碳纖維表面接枝三嗪類(lèi)樹(shù)枝狀分子等過(guò)程得到了改性后的碳纖維，有效解決了基團(tuán)接枝到碳纖維上少及碳纖維本體強(qiáng)度損失大的問(wèn)題，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程冗雜，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201710056932.1的中國(guó)專(zhuān)利“一種丙烯酰胺類(lèi)水溶液接枝改性碳纖維表面上漿劑的方法”解決了碳纖維增強(qiáng)乙烯基酯樹(shù)脂或不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度低的技術(shù)問(wèn)題，但對(duì)纖維固有強(qiáng)度會(huì)造成損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種MOF-5無(wú)損改性碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基濕式摩擦材料及其制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明可以避免傳統(tǒng)處理工藝對(duì)碳纖維造成的損失，提高纖維表面活性同時(shí)不損傷纖維強(qiáng)度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種MOF-5無(wú)損改性碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基濕式摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將碳纖維去除表面上漿劑和其他污染物，然后采用去離子水反復(fù)清洗后烘干備用；

步驟二：將步驟一得到的碳纖維采用硝酸進(jìn)行處理，處理結(jié)束后過(guò)濾回收并用去離子水清洗，清洗后烘干得到功能化碳纖維；

步驟三：將六水合硝酸鋅和對(duì)苯二甲酸溶于N,N-二甲基甲酰胺，加入功能化碳纖維，功能化碳纖維在其中均勻分散后進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后用DMF和氯仿反復(fù)清洗，然后陳化、真空干燥后得到經(jīng)MOF-5改性后的碳纖維；