專利名稱：：一種紙基摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種摩擦材料，特別是一種紙基摩擦材料的制備方法，還涉及這種紙基摩擦材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：紙基摩擦材料一般由增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑、填料和粘合劑樹脂等組分組成，粘合劑樹脂賦予摩擦材料整體強(qiáng)度并影響摩擦材料的摩擦磨損性能。在已有技術(shù)中，紙基摩擦材料一般采用"打漿_抄紙_浸漬粘合劑樹脂溶液_熱固化_機(jī)加工"的工藝流程生產(chǎn)。文獻(xiàn)"公告號(hào)是CN1301286C的中國發(fā)明專利"公開了一種用于摩擦片的碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料及其制備方法。其材料質(zhì)量百分組成為增強(qiáng)纖維740%、摩擦性能調(diào)節(jié)劑535%、填料1135%、摩擦材料原紙?jiān)鰪?qiáng)劑215%、粘接劑2255%。其制備方法為將增強(qiáng)纖維、摩擦性能調(diào)節(jié)劑、填料、摩擦材料原紙?jiān)鰪?qiáng)劑加入水中，在打槳池制漿、成型、烘干、機(jī)械沖壓出外圓相連的摩擦環(huán)片，邊角料返回打漿池再分散利用；摩擦環(huán)片被浸漬粘接劑，再經(jīng)熱壓固化、后固化，機(jī)械加工得到成品摩擦片。該方法在制備紙基摩擦材料過程中加入摩擦材料原紙?jiān)鰪?qiáng)劑來提高摩擦材料原紙強(qiáng)度的方法，當(dāng)摩擦材料原紙?jiān)鰪?qiáng)劑選用酚醛樹脂時(shí)，摩擦材料原紙?jiān)鰪?qiáng)劑是作為粘接劑使用。樹脂粘接劑溶液采用乙醇等有機(jī)物作為溶劑，溶劑用量約為樹脂質(zhì)量的210倍。采用浸漬樹脂法制作紙基摩擦材料時(shí)因大量使用有機(jī)溶劑而增加成本，需要配備專門設(shè)備、工藝流程長，也會(huì)因?yàn)橛袡C(jī)溶劑蒸發(fā)而污染環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中使用有機(jī)溶劑會(huì)造成環(huán)境污染的不足，本發(fā)明提供一種紙基摩擦材料的制備方法，采用固體粘合劑樹脂和界面潤濕劑替代樹脂粘接劑溶液。本發(fā)明還提供這種紙基摩擦材料的制備方法，即在打漿過程中，直接將固體粘合劑樹脂粉狀和界面潤濕劑與組成紙基摩擦材料的其它組分一起打漿，通過打漿使粉狀粘合劑樹脂均勻分散于摩擦材料中，在界面潤濕劑的潤濕作用下使粘合劑樹脂在漿液中勻化。此過程不產(chǎn)生污染，同時(shí)可以省去"浸漬粘合劑樹脂溶液"工藝步驟。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種紙基摩擦材料，其特點(diǎn)是組分包括重量百分比為1850%的纖維、重量百分比為935%的摩擦性能調(diào)節(jié)劑、重量百分比為630%的填料、重量百分比為2550%的粘合劑樹脂粉末和重量百分比為0.18%的界面潤濕劑。所述粘合劑樹脂粉末是硅樹脂粉末、氟樹脂粉末、腰果殼油改性酚醛樹脂粉末、丁腈橡膠改性樹脂粉末、三聚氰胺改性酚醛樹脂粉末、硼改性酚醛樹脂粉末的任一種或任幾種。所述粘合劑樹脂粉末粒徑小于120目。所述粘合劑樹脂粉末粒徑是180300目。所述界面潤濕劑是乙醇、丙三醇、丙酮、聚乙烯醇、硬脂酸鈉、吐溫-60、平平加、op-10、十二烷基硫酸鈉的任一種或任幾種?！N權(quán)利要求1所述紙基摩擦材料的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟將重量百分比為1850%的纖維、重量百分比為935%的摩擦性能調(diào)節(jié)劑、重量百分比為630%的填料、重量百分比為2550%的粘合劑樹脂粉末、重量百分比為0.18%的界面潤濕劑分別加入到盛有適量水的打漿機(jī)中充分打漿，直至成為均勻漿液；通過抄紙機(jī)將漿液抄制成紙基摩擦材料基材；將紙基摩擦材料基材在溫度小于或等于12(TC的條件下干燥至含水率小于5%，將已干燥的紙基摩擦材料基材在溫度為16020(TC和壓力為3lOMPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料。本發(fā)明的有益效果是由于采用固體粘合劑樹脂和界面潤濕劑替代樹脂粘接劑溶液。即在打漿過程中，直接將固體粘合劑樹脂粉狀和界面潤濕劑與組成紙基摩擦材料的其它組分一起打漿，通過打漿使粉狀粘合劑樹脂均勻分散于摩擦材料中，在界面潤濕劑的潤濕作用下使粘合劑樹脂在漿液中勻化。此過程不產(chǎn)生污染，同時(shí)可以省去"浸漬粘合劑樹脂溶液"工藝步驟。由于本發(fā)明不使用大量有機(jī)溶劑，與現(xiàn)有技術(shù)制作紙基摩擦材料方法相比較，節(jié)約原材料成本2050%，所得摩擦材料的摩擦磨損性能與現(xiàn)有技術(shù)基本相同。下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:稱取碳纖維40g，硅酸鋁礦物纖維70g，纖維素纖維30g，氧化鋁10g，硫酸鋇50g，硅藻土70g，腰果殼油摩擦粉30g，石墨15g，腰果殼油改性酚醛樹脂200g，丁腈橡膠改性酚醛樹脂50g，吐溫-102g;將上述材料和適量水加入到打漿池中，高效打漿5min獲得漿液；將漿液加入到抄紙機(jī)中成型，得到紙基摩擦材料基材并在溫度低于IO(TC條件下烘干；將紙基摩擦材料基材在溫度為160-18(TC和壓力為3-10MPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料。作為對(duì)比，將除腰果殼油改性酚醛樹脂和丁腈橡膠改性酚醛樹脂外的同量上述原材料與適量水在打漿池中打漿5min，將所得漿液加入到抄紙機(jī)中成型，得到紙基摩擦材料基材并在溫度低于IO(TC條件下烘干；將上述同量腰果殼油改性酚醛樹脂和丁腈橡膠改性酚醛樹脂分別溶于適量無水乙醇中制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%的樹脂溶液；將兩種樹脂溶液混合后，加入摩擦材料基片浸漬，直至所有樹脂溶液被摩擦材料基片均勻吸收為止，放置使乙醇溶劑蒸發(fā)。將浸漬了改性酚醛樹脂的紙基摩擦材料基材在溫度為160-18(TC壓力為3-10MPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料對(duì)比樣。按照GB/T13826-92技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將所得紙基摩擦材料和所得紙基摩擦材料對(duì)比樣加工成摩擦材料試樣并在QM1000-II摩擦性能試驗(yàn)機(jī)測定其摩擦磨損性能，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表l。表1摩擦材料摩擦磨損數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2:稱取Kevlar纖維60g，硅酸鋁礦物纖維30g，纖維素纖維80g，氧化鋁15g，硫酸鋇60g，碳化硅5g，硅藻土30g，腰果殼油摩擦粉30g，螢石粉30g，二硫化鉬10g，腰果殼油改性酚醛樹脂110g，丁腈橡膠改性酚醛樹脂150g，乙醇20g;將上述材料和適量水加入到打漿池中，高效打漿5min獲得漿液；將漿液加入到抄紙機(jī)中成型，得到紙基摩擦材料基材并在溫度低于IO(TC條件下烘干；將紙基摩擦材料基材在溫度為160-18(TC和壓力為3-10MPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料。作為對(duì)比，將除腰果殼油改性酚醛樹脂和丁腈橡膠改性酚醛樹脂外的同量上述原材料與適量水在打漿池中打漿5min，將所得漿液加入到抄紙機(jī)中成型，得到紙基摩擦材料基材并在溫度低于IO(TC條件下烘干；將上述同量腰果殼油改性酚醛樹脂和丁腈橡膠改性酚醛樹脂分別溶于適量無水乙醇中制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%的樹脂溶液；將兩種樹脂溶液混合后，加入摩擦材料基片浸漬，直至所有樹脂溶液被摩擦材料基片均勻吸收為止，放置使乙醇溶劑蒸發(fā)。將浸漬了改性酚醛樹脂的紙基摩擦材料基材在溫度為160-18(TC壓力為3-10MPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料對(duì)比樣。按照GB/T13826-92技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將所得紙基摩擦材料和所得紙基摩擦材料對(duì)比樣加工成摩擦材料試樣并在QM1000-II摩擦性能試驗(yàn)機(jī)測定其摩擦磨損性能，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。表2摩擦材料的摩擦磨損性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例3:稱取碳纖維40g，Kevlar纖維70g，纖維素纖維30g，丁腈橡膠100g，氧化鋁10g，硫酸鋇85g，硅藻土20g，螢石粉20g，鉻鐵礦粉30g，石墨5g，腰果殼油改性酚醛樹脂115g，丁腈橡膠改性酚醛樹脂20g，乳化劑0P-103g;將上述材料和適量水加入到打漿池中，高效打漿5min獲得漿液；將漿液加入到抄紙機(jī)中成型，得到紙基摩擦材料基材并在溫度低于IO(TC條件下烘干；將紙基摩擦材料基材在溫度為160-18(TC和壓力為3-10MPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料。作為對(duì)比，將除腰果殼油改性酚醛樹脂和丁腈橡膠改性酚醛樹脂外的同量上述原材料與適量水在打漿池中打漿5min，將所得漿液加入到抄紙機(jī)中成型，得到紙基摩擦材料基材并在溫度低于IO(TC條件下烘干；將上述同量腰果殼油改性酚醛樹脂和丁腈橡膠改性酚醛樹脂分別溶于適量無水乙醇中制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%的樹脂溶液；將兩種樹脂溶液混合后，加入摩擦材料基片浸漬，直至所有樹脂溶液被摩擦材料基片均勻吸收為止，放置使乙醇溶劑蒸發(fā)。將浸漬了改性酚醛樹脂的紙基摩擦材料基材在溫度為160-18(TC壓力為3-10MPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料對(duì)比樣。按照GB/T13826-92技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將所得紙基摩擦材料和所得紙基摩擦材料對(duì)比樣加工成摩擦材料試樣并在QM1000-II摩擦性能試驗(yàn)機(jī)測定其摩擦磨損性能，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。表3摩擦材料摩擦磨損數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>以上實(shí)施例是應(yīng)用該技術(shù)方案制作紙基摩擦材料的個(gè)例，不限制這種技術(shù)方案在其他配方條件下的使用。經(jīng)過反復(fù)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用此技術(shù)方案制作紙基摩擦材料時(shí)，固體粘合劑樹脂粉末在漿液中的分散均勻性對(duì)摩擦材料的性能有直接影響。選用顆粒粒度小、團(tuán)聚效應(yīng)小的粘合劑樹脂粉末時(shí)更易有利于使粘合劑樹脂均勻分散。所述的粘合劑樹脂粉末，可以是改性酚醛樹脂粉末，硅樹脂粉末、氟樹脂粉末或者是這些粘合劑樹脂粉末的混合物。所述的改性酚醛樹脂粉末，可以但不限于是腰果殼油改性酚醛樹脂粉末、丁腈橡膠改性樹脂粉末、三聚氰胺改性酚醛樹脂粉末，硼改性酚醛樹脂粉末或是這些樹脂的混合物。所述的粘合劑樹脂粉末其粒徑大小一般應(yīng)小于120目，尤其以180300目為佳。所述的粘合劑樹脂用量與浸漬粘合劑樹脂溶液時(shí)的粘合劑樹脂量相當(dāng)。按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，一般為摩擦材料總量的25-50%。按此技術(shù)方案制作紙基摩擦材料時(shí)，應(yīng)向漿液中加入界面潤濕劑，用以提高粘合劑樹脂的親水性和粘合劑樹脂與摩擦材料其它組分的親和性，阻止粘合劑樹脂團(tuán)聚并促進(jìn)其與摩擦材料替他組分相互吸附，提高粘合劑樹脂在漿液中的分散性，防止粘合劑樹脂在漿液中漂浮。所述的界面潤濕劑是指能降低粘合劑樹脂與水的界面張力的物質(zhì)，可以但不限于是有機(jī)醇(如乙醇、甲醇、丙三醇等)、有機(jī)酮(如丙酮等)、有機(jī)酸和有機(jī)酸酯((如乙酸、乙酸乙酯等、有機(jī)胺(如乙二胺等)和有機(jī)表面活性劑。具體而言，所述的界面潤濕劑可以但不限于是乙醇、丙三醇、丙酮、乙酸、乙酸乙酯等、乙二胺、聚乙烯醇等極性有機(jī)物，或者是硬脂酸鈉、吐溫-60、平平加、0P-10、十二烷基硫酸鈉等有機(jī)表面活性劑。界面潤濕劑用量按質(zhì)量百分比計(jì)，是粘合劑樹脂用量O.110%。按此技術(shù)方案制作紙基摩擦材料時(shí)，打漿設(shè)備應(yīng)具有較高的打漿效率，可以將粉狀粘結(jié)劑樹脂均勻的分散于漿液中，并與摩擦材料的其它組分通過吸附相結(jié)合，防止樹脂粉末漂浮于漿液表面，提高打漿機(jī)轉(zhuǎn)速可使粘合劑樹脂分散更為均勻。按此工藝流程制作的紙基摩擦材料，允許使用任何種類的纖維材料作為增強(qiáng)材料，當(dāng)含有纖維材料作為增強(qiáng)纖維時(shí)，其增強(qiáng)纖維涵蓋全部纖維類型，可以但不限于是植物纖維、礦物纖維、人工合成陶瓷纖維、人工合成有機(jī)纖維或碳纖維，也可以但不限于是上述纖維的混合物。亦即該技術(shù)方案適于使用所有種類的纖維作為紙基摩擦材料的增強(qiáng)材料，也適用于所有不同類型的纖維混合物作為紙基摩擦材料的增強(qiáng)材料。按此工藝流程制作紙基摩擦材料時(shí)，不限定纖維材料在紙基摩擦材料中的質(zhì)量百分比，纖維長度應(yīng)小于10mm。按此工藝技術(shù)方案制作紙基摩擦材料時(shí)，允許使用任何種類的摩擦性能調(diào)節(jié)劑?？梢允褂脝为?dú)一種或者數(shù)種增摩劑材料，或者使用單獨(dú)一種或者數(shù)種減摩劑材料，或者同時(shí)使用一種或者數(shù)種增摩劑和減摩劑材料的混合物。此處所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑是指能夠顯著改變紙基摩擦材料的動(dòng)摩擦系數(shù)或者靜摩擦系數(shù)的固體材料，能顯著增大紙基摩擦材料的動(dòng)摩擦系數(shù)或者靜摩擦系數(shù)的固體材料稱為增摩劑，能顯著減小紙基摩擦材料的動(dòng)摩擦系數(shù)或者靜摩擦系數(shù)的固體材料稱為減摩劑。按此技術(shù)方案制作的紙基摩擦材料，其摩擦性能調(diào)節(jié)劑可以但不限于是氧化鋁、碳化硅、氮化硼、氧化硅、摩擦粉、石墨、二硫化鉬、硫化鉛或是這些摩擦性能調(diào)節(jié)劑的混合物，也不限定這些摩擦性能調(diào)節(jié)劑以何種配比使用，摩擦性能調(diào)節(jié)劑的粒度應(yīng)小于80目，以200-300目為佳。按此技術(shù)方案制作紙基摩擦材料時(shí)，允許使用任何種類的填料材料。填料材料可以但不限于是高嶺土、硅藻土、硫酸鋇、氧化鋅、氧化鎂、鉻鐵礦粉、氧化鐵、氟化鈣或是這些填料材料的混合物，也不限定這些填料材料以何種配比使用，填料材料的粒度以200-300目為佳。按此工藝技術(shù)方案制作的紙基摩擦材料，允許在紙基摩擦材料的基本配方中加入橡膠材料，包括已硫化的橡膠粉末，亦即按此方法可以制作橡膠-樹脂型紙基摩擦材料，橡膠材料可以但不限于是丁腈橡膠、氟橡膠、硅橡膠或是所述橡膠的混合物；或是已硫化的橡膠粉末與丁腈橡膠、氟橡膠、硅橡膠的一種或幾種的混合物，橡膠材料的質(zhì)量百分比小于45%。按此工藝技術(shù)方案制作橡膠-樹脂型紙基摩擦材料時(shí)，一般使用固體橡膠粉末，固體橡膠粉末的大小應(yīng)小于30目，以小于80目為佳。權(quán)利要求一種紙基摩擦材料，其特征在于其組分包括重量百分比為18～50％的纖維、重量百分比為9～35％的摩擦性能調(diào)節(jié)劑、重量百分比為6～30％的填料、重量百分比為25～50％的粘合劑樹脂粉末和重量百分比為0.1～8％的界面潤濕劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙基摩擦材料，其特征在于所述粘合劑樹脂粉末是硅樹脂粉末、氟樹脂粉末、腰果殼油改性酚醛樹脂粉末、丁腈橡膠改性樹脂粉末、三聚氰胺改性酚醛樹脂粉末、硼改性酚醛樹脂粉末的任一種或任幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙基摩擦材料，其特征在于所述粘合劑樹脂粉末粒徑小于120目。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙基摩擦材料，其特征在于所述粘合劑樹脂粉末粒徑是180300目。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙基摩擦材料，其特征在于所述界面潤濕劑是乙醇、丙三醇、丙酮、聚乙烯醇、硬脂酸鈉、吐溫-60、平平加、乳化劑0P-10、十二烷基硫酸鈉的任一種或任幾種。6.—種權(quán)利要求1所述紙基摩擦材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟將重量百分比為1850%的纖維、重量百分比為935%的摩擦性能調(diào)節(jié)劑、重量百分比為630%的填料、重量百分比為2550%的粘合劑樹脂粉末、重量百分比為0.18%的界面潤濕劑分別加入到盛有適量水的打漿機(jī)中充分打漿，直至成為均勻漿液；通過抄紙機(jī)將漿液抄制成紙基摩擦材料基材；將紙基摩擦材料基材在溫度小于或等于12(TC的條件下干燥至含水率小于5%，將已干燥的紙基摩擦材料基材在溫度為16020(TC和壓力為3lOMPa條件下使樹脂固化，得到紙基摩擦材料。全文摘要本發(fā)明公開了一種紙基摩擦材料，其組分包括重量百分比為18～50％的纖維、重量百分比為9～35％的摩擦性能調(diào)節(jié)劑、重量百分比為6～30％的填料、重量百分比為25～50％的粘合劑樹脂粉末和重量百分比為0.1～8％的界面潤濕劑。還公開了這種紙基摩擦材料的制備方法，這種方法直接用固體粘合劑樹脂粉狀和界面潤濕劑替代樹脂粘接劑溶液，與組成紙基摩擦材料的其它組分一起打漿，通過打漿使粉狀粘合劑樹脂均勻分散于摩擦材料中，在界面潤濕劑的潤濕作用下使粘合劑樹脂在漿液中勻化。此過程不產(chǎn)生污染，同時(shí)可以省去“浸漬粘合劑樹脂溶液”工藝步驟。且由于不使用大量有機(jī)溶劑，與現(xiàn)有技術(shù)制作紙基摩擦材料方法相比較，節(jié)約原材料成本20～50％。文檔編號(hào)C09K3/14GK101735769SQ20091025446公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2009年12月23日優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日發(fā)明者付業(yè)偉,李賀軍,楊瑞麗申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)