本發(fā)明涉及一種汽車離合器面片的制備方法，具體涉及一種高耐磨高耐熱汽車離合器面片的制備方法。

背景技術(shù)：

汽車離合器面片是車輛依靠摩擦作用執(zhí)行傳動(dòng)功能的部件材料，是摩擦材料的一種，是汽車車輛中非常重要的安全零件，對(duì)于汽車的功能性、安全性以及舒適性的實(shí)現(xiàn)都有著重要影響。常用的汽車離合器面片主要有粘結(jié)劑、增強(qiáng)纖維以及填料粒子三大部分構(gòu)成，粘結(jié)劑的作用是將增強(qiáng)纖維和填料粒子連接為一個(gè)整體，即離合器面片制品；增強(qiáng)纖維賦予制品足夠的機(jī)械性能，保證制品在其加工過(guò)程和使用過(guò)程有足夠的機(jī)械強(qiáng)度承受沖擊力、剪切力、離合器面片高速旋轉(zhuǎn)的作用力，避免制品破裂；填料的種類較多，既有降低成本所使用的填充粒子，也有調(diào)控材料摩擦系數(shù)大小的填料，這些填料可分為增摩填料和減磨填料，增摩填料可以加大摩擦材料的摩擦系數(shù)，減磨填料則可以減小摩擦材料和摩擦對(duì)偶面的相互磨損，延長(zhǎng)使用壽命。

劉祥坤、胡以強(qiáng)在其《水溶性改性酚醛樹脂制備離合器摩擦材料的研究》一文中提出了以水溶性改性酚醛樹脂做膠粘劑,采用濕法工藝制備離合器摩擦材料，具體工藝步驟如下：流程如下:①將水溶性酚醛樹脂、硫化劑、促進(jìn)劑、填料等放入攪拌機(jī)中,攪拌15-60分鐘,成待用漿料。②將連續(xù)纖維在漿料中浸漬,連續(xù)纖維的上膠量在100%-200%之間。③把浸漬好的纖維在烘干,烘烤溫度控制在100℃-120℃,時(shí)間是5-15分鐘。④將烘干的含漿料纖維纏繞成坯料。⑤將坯料在壓機(jī)和模具上熱壓成型,壓制溫度是160℃,壓力是20mpa,壓制時(shí)間10分鐘。⑥成型后,進(jìn)行熱處理,120℃起溫,階梯升溫(1小時(shí)升10℃),到200℃保溫4小時(shí),隨爐冷卻至室溫。⑦在經(jīng)后續(xù)處理,成制品。所制備的離合器摩擦材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定，磨損率較低，硬度、孔隙率適中，沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度較高。但是隨著汽車朝著高速、重載、舒適安全的的發(fā)展，對(duì)汽車所使用的離合器面片的性能要求也越來(lái)越高，這就要求離合器面片需要更強(qiáng)的耐磨性能、更好的耐熱性能，同時(shí)上述文獻(xiàn)工藝中增強(qiáng)纖維需要浸漬漿料這一步驟，大大增加了生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，且熱處理工藝不合理，無(wú)法完全消除制品內(nèi)應(yīng)力。

因此，本發(fā)明采用導(dǎo)熱性和耐磨性優(yōu)異的氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布作為增強(qiáng)纖維和耐熱性和耐磨性優(yōu)異的納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂作為粘結(jié)劑，無(wú)需填料粒子等成分即工藝中去除了漿料浸漬這一步驟，直接將氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布直接浸漬于納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂中，即可制得高耐磨高耐熱的汽車離合器面片，減少了生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用先在乙二醇中、礦物油、液體石蠟三種介質(zhì)中進(jìn)行升溫降溫?zé)崽幚恚茖W(xué)合理，可以完全消除制品的內(nèi)應(yīng)力，提高制品的機(jī)械性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高耐磨高耐熱汽車離合器面片的制備方法。本發(fā)明工藝去除了漿料浸漬，無(wú)需使用填料粒子等成分，減少了生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，同時(shí)熱處理科學(xué)合理，能夠完全消除制品內(nèi)應(yīng)力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種高耐磨高耐熱汽車離合器面片的制備方法，包括以下步驟：

（1）將氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布浸入到納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂中浸漬，待浸漬完成后，將復(fù)合纖維布在烘干塔內(nèi)烘干，溫度控制在80-90℃，時(shí)間控制在20-30min，然后將烘干后的復(fù)合纖維布撕條，再在纏繞機(jī)上纏繞成型；

（2）將纏繞后的型坯置于模具中熱壓成型，熱壓溫度為160-180℃，壓力為20-30mpa，保壓時(shí)間為70-90s/mm，放氣次數(shù)為3-5次；

（3）將熱壓后的型坯置于烘箱中進(jìn)行熱處理：將型坯放入乙二醇中以2-3℃/min的速率升溫至70-80℃，保溫1-2h，再以1-2℃/min的速率升溫至100-120℃，保溫2-3h，再以0.5-1℃/min的速率降溫至60-70℃，保溫1-2h，取出型坯冷卻至常溫，洗滌干凈，烘干后再放入礦物油中以3-5℃/min的速率升溫至140-160℃，保溫3-4h，再以1-3℃/min的速率降溫至90-100℃，保溫1.5-2.5h，取出型坯冷卻至常溫，洗滌干凈，烘干后再放入液體石蠟中以2-4℃/min的速率升溫至170-190℃，保溫4-6h，取出型坯冷卻至常溫，洗滌干凈，烘干；

（4）熱處理完成后將產(chǎn)品切割、表面磨削制成所需規(guī)格的汽車離合器面片。

所述氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布的制備方法包括如下步驟：

（1）將采用hummers法制得的氧化石墨烯加水超聲攪拌制成質(zhì)量濃度為0.5-1.0mg/ml的氧化石墨烯水溶液，超聲功率為200-300w，超聲時(shí)間為5-10min；

（2）按照質(zhì)量比15-18:0.3-0.5:0.4-0.6:0.01將無(wú)水乙醇、丙酮、碘、納米金剛石混合均勻，超聲分散即得納米金剛石分散液，超聲功率為150-250w，超聲時(shí)間為10-15min；

（3）采用復(fù)合纖維布作為陽(yáng)極，兩塊同樣大小的不銹鋼板作為對(duì)電極平行地至于復(fù)合纖維兩側(cè)作為電泳裝置，電極距離為1-2cm，然后加入步驟（1）制得的氧化石墨烯水溶液作為電泳液，直流電壓控制在15-20v，電泳沉積30-40min后取出復(fù)合纖維布，在1-2l/minn2保護(hù)氣氛、（2-3）×10^-3pa真空保護(hù)以及280-360℃溫度條件高溫處理4-7h，待復(fù)合纖維布冷卻至室溫后重新放入電泳裝置中，再加入步驟（2）制得的納米金剛石分散液作為電泳液，直流電壓控制在40-50v，電泳沉積5-10min后取出復(fù)合纖維布，在2-3l/minn2保護(hù)氣氛、（1-2）×10^-3pa真空保護(hù)以及350-400℃溫度條件高溫處理2-5h，冷卻至室溫，即得氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布。

所述納米金剛石由爆炸法制得，粒徑為1-10nmm。

所述復(fù)合纖維布中的復(fù)合纖維選自玻璃纖維、芳綸纖維、腈綸纖維、碳纖維、銅纖維、鋼纖維、海泡石纖維、鈦酸鉀纖維、硅酸鋁纖維中的兩種或兩種以上纖維捻合而成。

所述納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂的制備方法包括以下步驟：

（1）按照摩爾比1-2:1:0.008-0.012稱取甲醛、苯酚和氫氧化鋇，待用；

（2）將甲醛加水?dāng)嚢柚瞥少|(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-40%的甲醛水溶液，待用；

（3）按照質(zhì)量比1:3-5將n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇水溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍茫?/p>

（4）取相當(dāng)于苯酚質(zhì)量6-8%的納米鈦酸鋁加水?dāng)嚢柚瞥少|(zhì)量分?jǐn)?shù)為40-50%的懸浮液，然后加入步驟（3）制得的溶液，n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷的加入量為納米鈦酸鋁質(zhì)量的1-2%，充分?jǐn)嚢杈鶆颍诠β蕿?00-500w的條件下超聲分散20-30min，真空抽濾，干燥，研磨，過(guò)篩，即得改性納米鈦酸鋁；

（5）將預(yù)先稱量好的的苯酚、氫氧化鋇、改性納米鈦酸鋁混合，不斷攪拌并升溫至40-45℃并保持20-30min，然后加入總量70-80%的甲醛水溶液，繼續(xù)攪拌并緩慢升溫至45-50℃，恒溫?cái)嚢?0-30min，然后以0.5-1℃/min的速率升溫至85-90℃，恒溫?cái)嚢?0-40min，再以0.1-0.2℃/min的速率升溫至90-95℃，恒溫?cái)嚢?0-30min，再以0.3-0.6℃/min的速率降溫至80-85℃，加入余下甲醛水溶液，恒溫?cái)嚢?0-15min，再緩慢升溫至90-95℃，恒溫?cái)嚢?.5-1h，然后加入相當(dāng)于苯酚質(zhì)量0.5-1%的磷酸、2-3%的硼酸和1-2%的鉬酸銨，繼續(xù)升溫至90-100℃，恒溫?cái)嚢?-3h，再后加入水解后的脲丙基三甲氧基硅烷，脲丙基三甲氧基硅烷的加入量為苯酚質(zhì)量的1-3%，緩慢升溫至85-95℃，恒溫?cái)嚢?-2h，即得納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用導(dǎo)熱性和耐磨性優(yōu)異的氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布作為增強(qiáng)纖維和耐熱性和耐磨性優(yōu)異的納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂作為粘結(jié)劑，無(wú)需填料粒子等成分即工藝中去除了漿料浸漬這一步驟，直接將氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布直接浸漬于納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂中，即可制得高耐磨高耐熱的汽車離合器面片，減少了生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用先在乙二醇中、礦物油、液體石蠟三種介質(zhì)中進(jìn)行升溫降溫?zé)崽幚?，科學(xué)合理，可以完全消除制品的內(nèi)應(yīng)力，提高制品的機(jī)械性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布的制備方法，包括如下步驟：

（1）將采用hummers法制得的氧化石墨烯加水超聲攪拌制成質(zhì)量濃度為0.8mg/ml的氧化石墨烯水溶液，超聲功率為250w，超聲時(shí)間為8min；

（2）按照質(zhì)量比16:0.4:0.5:0.01將無(wú)水乙醇、丙酮、碘、納米金剛石混合均勻，超聲分散即得納米金剛石分散液，超聲功率為200w，超聲時(shí)間為12min；

（3）采用復(fù)合纖維布作為陽(yáng)極，兩塊同樣大小的不銹鋼板作為對(duì)電極平行地至于復(fù)合纖維兩側(cè)作為電泳裝置，電極距離為1.5cm，然后加入步驟（1）制得的氧化石墨烯水溶液作為電泳液，直流電壓控制在18v，電泳沉積35min后取出復(fù)合纖維布，在1.5l/minn2保護(hù)氣氛、2.5×10^-3pa真空保護(hù)以及320℃溫度條件高溫處理6h，待復(fù)合纖維布冷卻至室溫后重新放入電泳裝置中，再加入步驟（2）制得的納米金剛石分散液作為電泳液，直流電壓控制在45v，電泳沉積8min后取出復(fù)合纖維布，在2.5l/minn2保護(hù)氣氛、1.5×10^-3pa真空保護(hù)以及380℃溫度條件高溫處理4h，冷卻至室溫，即得氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布。

所述納米金剛石由爆炸法制得，粒徑為5nmm。

所述的復(fù)合纖維布中的復(fù)合纖維為玻璃纖維、腈綸纖維、銅纖維三種纖維捻合而成。

實(shí)施例2

一種汽車離合器面片用納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟：

（1）按照摩爾比1.5:1:0.01稱取甲醛、苯酚和氫氧化鋇，待用；

（2）將甲醛加水?dāng)嚢柚瞥少|(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的甲醛水溶液，待用；

（3）按照質(zhì)量比1:4將n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇水溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，待用?/p>

（4）將納米鈦酸鋁加水?dāng)嚢柚瞥少|(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的懸浮液，然后加入步驟（3）制得的溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆颍诠β蕿?00w的條件下超聲分散25min，真空抽濾，干燥，研磨，過(guò)篩，即得改性納米鈦酸鋁；

（5）將預(yù)先稱量好的的苯酚、氫氧化鋇、改性納米鈦酸鋁混合，不斷攪拌并升溫至42℃并保持25min，然后加入總量75%的甲醛水溶液，繼續(xù)攪拌并緩慢升溫至48℃，恒溫?cái)嚢?5min，然后以0.7℃/min的速率升溫至88℃，恒溫?cái)嚢?5min，再以0.15℃/min的速率升溫至92℃，恒溫?cái)嚢?5min，再以0.4℃/min的速率降溫至83℃，加入余下甲醛水溶液，恒溫?cái)嚢?2min，再緩慢升溫至92℃，恒溫?cái)嚢?5min，然后加入磷酸、硼酸和鉬酸銨，繼續(xù)升溫至95℃，恒溫?cái)嚢?.5h，再后加入水解后的脲丙基三甲氧基硅烷，緩慢升溫至90℃，恒溫?cái)嚢?.5h，即得納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂。

所述納米鈦酸鋁的加入量為苯酚質(zhì)量的7%。

所述n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷的加入量為納米鈦酸鋁質(zhì)量的1.5%。

所述磷酸的加入量為苯酚質(zhì)量的0.8%；所述硼酸的加入量為苯酚質(zhì)量的2.5%；所述鉬酸銨的加入量為苯酚質(zhì)量的1.5%。

所述脲丙基三甲氧基硅烷的加入量為苯酚質(zhì)量的2%。

實(shí)施例3

一種高耐磨高耐熱汽車離合器面片的制備方法，包括以下步驟：

（1）將實(shí)施例1制得的氧化石墨烯和納米金剛石改性復(fù)合纖維布浸入到實(shí)施例2制得的納米鈦酸鋁/磷硼鉬硅復(fù)合改性水溶性酚醛樹脂中浸漬，待浸漬完成后，將復(fù)合纖維布在烘干塔內(nèi)烘干，溫度控制在85℃，時(shí)間控制在25min，然后將烘干后的復(fù)合纖維布撕條，再在纏繞機(jī)上纏繞成型；

（2）將纏繞后的型坯置于模具中熱壓成型，熱壓溫度為170℃，壓力為25mpa，保壓時(shí)間為80s/mm，放氣次數(shù)為4次；

（3）將熱壓后的型坯置于烘箱中進(jìn)行熱處理：將型坯放入乙二醇中以2℃/min的速率升溫至75℃，保溫1.5h，再以1℃/min的速率升溫至110℃，保溫2.5h，再以0.8℃/min的速率降溫至65℃，保溫1.5h，取出型坯冷卻至常溫，洗滌干凈，烘干后再放入礦物油中以4℃/min的速率升溫至150℃，保溫3.5h，再以2℃/min的速率降溫至95℃，保溫2h，取出型坯冷卻至常溫，洗滌干凈，烘干后再放入液體石蠟中以3℃/min的速率升溫至180℃，保溫5h，取出型坯冷卻至常溫，洗滌干凈，烘干；

（4）熱處理完成后將產(chǎn)品切割、表面磨削制成所需規(guī)格的汽車離合器面片。