[發(fā)明專利]一種高孔隙率紙基摩擦材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010907824.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN112064401B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)杰;李暢;傅業(yè)偉;李賀軍;齊樂華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D21H13/20
• 分類號(hào): D21H13/20;D21H13/26;D21H13/40;D21H13/46;D21H17/67;D21H21/14;D21H23/32
• 代理公司: 西安凱多思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種高孔隙率紙基摩擦材料的制備方法，通過在傳統(tǒng)紙基摩擦材料制備過程中引入化學(xué)發(fā)泡技術(shù)來有效調(diào)控紙基摩擦材料的孔隙結(jié)構(gòu)，在熱壓成型過程結(jié)束后能夠顯著提高材料的平均孔徑和孔隙率。有益效果是：能夠克服現(xiàn)有對(duì)紙基摩擦材料孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)控技術(shù)較為單一，且無法實(shí)現(xiàn)摩擦和磨損性能同時(shí)提升的缺陷。通過改變有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑以及發(fā)泡助劑的加入量可以得到具有不同孔隙結(jié)構(gòu)的紙基摩擦材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)紙基摩擦材料孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)控。熱壓發(fā)泡過程中氣泡的形核和長(zhǎng)大會(huì)對(duì)基體產(chǎn)生擠壓力從而為基體的固化提供驅(qū)動(dòng)力，提高樹脂的固化程度和橡膠的硫化程度，進(jìn)而增加材料的強(qiáng)度，降低磨損率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于摩擦材料的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高孔隙率紙基摩擦材料的制備方法。

背景技術(shù)

紙基摩擦材料是一種在潤(rùn)滑油中工作的多孔材料，廣泛應(yīng)用于汽車及工程機(jī)械的離合/制動(dòng)裝置之中。一般由增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑和樹脂粘結(jié)劑組成，經(jīng)造紙、熱壓固化而成。為了能夠有效傳遞扭矩和獲得更長(zhǎng)的使用壽命，一般要求這類材料具有較高的摩擦系數(shù)和較低的磨損率

孔隙結(jié)構(gòu)在很大的程度影響紙基摩擦材料的摩擦、磨損、抗壓抗剪強(qiáng)度以及適用溫度等性能。首先，較高的孔隙率和平均孔徑能夠提高材料的表面粗糙度，增加摩擦材料與摩擦副之間的嚙合程度，增大摩擦力矩，從而顯著提高材料的摩擦系數(shù)。另外，孔隙率和平均孔徑的增大可以使?jié)櫥驮诓牧媳砻婧蛢?nèi)部的流動(dòng)性變好，一方面容易使?jié)櫥湍ぴ趥髋?制動(dòng)過程中減薄,從而增加材料表面的微凸體與摩擦副的嚙合程度，提高動(dòng)摩擦系數(shù)；另一方面能帶走大量摩擦熱，防止材料強(qiáng)度的降低從而提高材料對(duì)表面粗糙峰的固定程度。

文獻(xiàn)1“孔隙率對(duì)碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料摩擦磨損性能的影響[J].無機(jī)材料學(xué)報(bào),2007,22(6):1159-1164.”報(bào)道了在保持原材料含量和各組分配比的基礎(chǔ)上，通過改變材料的厚度來改變材料的孔隙率。結(jié)果表明厚度越大的樣品具有更高的孔隙率。但是這個(gè)方法在提高孔隙率的同時(shí)也降低了材料的強(qiáng)度，致使磨損率增大。

文獻(xiàn)2“專利公開號(hào)是CN108978346A的中國(guó)專利”公開了一種泡沫酚醛樹脂膠液浸漬型紙基摩擦材料的制備方法。該發(fā)明先將低分子量酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、水、無水乙醇、乳化劑、增稠劑、聚丙烯酰胺、鉻鹽和助劑混合后,恒溫?cái)嚢璺磻?yīng),并在反應(yīng)過程中持續(xù)通入二氧化碳?xì)怏w,制得泡沫酚醛樹脂膠液；再將紙基摩擦材料原紙的手抄片裁剪后,浸沒于泡沫酚醛樹脂膠液內(nèi)部,保溫浸漬,得浸漬手抄片；隨后將浸漬手抄片熱壓成型,冷卻,即得泡沫酚醛樹脂膠液浸漬型紙基摩擦材料。該方法制備的泡沫酚醛樹脂膠液浸漬型紙基摩擦材料具有優(yōu)異的抗張強(qiáng)度和孔隙率高的特點(diǎn)，但該方法原料組分較為復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的要求較高，且沒有評(píng)價(jià)該方法制備出的材料的摩擦磨損性能。

目前關(guān)于調(diào)控紙基摩擦材料的孔隙結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)中存在兩方面不足，一方面，調(diào)控材料孔隙結(jié)構(gòu)的方法和途徑較為單一，主要為改變材料的厚度或者熱壓固化參數(shù)；另一方面現(xiàn)有技術(shù)方案通過增大孔隙率在提高摩擦系數(shù)的同時(shí)往往也會(huì)使材料的磨損率增大，這無法實(shí)現(xiàn)摩擦和磨損性能的同步提升。因此，迫切需要發(fā)明一種有效的調(diào)控紙基摩擦材料的方法，使材料在擁有較高摩擦系數(shù)的同時(shí)具有較低的磨損率。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種高孔隙率紙基摩擦材料的制備方法，通過在傳統(tǒng)紙基摩擦材料制備過程中引入化學(xué)發(fā)泡技術(shù)來有效調(diào)控紙基摩擦材料的孔隙結(jié)構(gòu)，在熱壓成型過程結(jié)束后能夠顯著提高材料的平均孔徑和孔隙率。按本發(fā)明的制備方法能夠制備出的紙基摩擦材料具有孔隙率高、摩擦系數(shù)高和磨損率低等特點(diǎn)。

技術(shù)方案

一種高孔隙率紙基摩擦材料的制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：按質(zhì)量百分比稱取20-25％的短切增強(qiáng)纖維、10-15％的紙纖維、30-40％的粘結(jié)劑、15-30％的摩擦性能調(diào)節(jié)劑、2-9％的有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑以及2-7％的發(fā)泡助劑；上述各組分質(zhì)量之和為100％；