一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于摩擦材料领域，具体涉及一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料及其制备方法。包括以下步骤：首先将天然纤维、合成纤维、填料、分散剂加入到水中，混合后倒入发泡桶中，加入表面活性剂进行发泡，得到泡沫浆料；再将泡沫浆料进行真空脱水，干燥后得到纸基摩擦材料原纸；然后将原纸在酚醛树脂溶液中浸渍后取出，干燥后得到浸胶原纸；最后将浸胶原纸经预固化、热压、固化，得到泡沫成型的湿式纸基摩擦材料。本发明专利技术以水基气泡代替水作为分散介质和载体，可显著提高原纸的松厚度和孔隙率，从而实现对原纸孔隙率和孔隙结构的调控，提高其胶液渗透性和浸胶量，进而提高材料的导热系数、压缩回弹性和耐久性。压缩回弹性和耐久性。压缩回弹性和耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于摩擦材料领域，具体涉及一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纸基摩擦材料是传动系统中自动变速箱核心的传动材料，由于其内部结构疏松多孔，而具有较高的压缩回弹性、稳定的摩擦系数，并在润滑油体系下具有良好的对油渗透换热的能力，也是一种“呼吸”式材料。
[0003]现有湿式纸基摩擦片的制备方法是：将纤维与填料在水中疏解分散，一次性倒入成型器，通过真空抽吸滤水成型得到原纸；原纸经过干燥、浸胶、热压固化等工序得到纸基摩擦材料；摩擦材料经过裁切、粘结芯板、铣槽等工序制备成纸基摩擦片。
[0004]但是目前，纸基摩擦材料的制备过程中存在耗水量大、纤维及填料分散性差等问题；同时，为提高原纸成型过程中的脱水速率，需采用高真空抽滤，导致原纸孔隙率低、胶液渗透性差且不均匀等诸多问题，严重影响纸基摩擦材料的综合性能。因此，需研发一种新型的纸基摩擦材料制备方法。
[0005]不同于以水为介质的湿法成型，泡沫成型是以微米级水基气泡(水+表面活性剂+空气)为分散介质，将纤维均匀地分散在泡沫体系中，后经脱水(消泡)和干燥而成型的材料制备技术，具有纤维原料适用范围广，材料孔隙率高、匀度高、纤维取向易调控等显著优点，为湿式纸基摩擦材料原纸的制备提供了新思路。

技术实现思路

[0006]为克服现有湿式纸基摩擦材料原纸成型技术的不足，本专利技术首要目的是提出一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料制备方法。
[0007]本专利技术的另一目的是提供一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料。
[0008]首先通过机械搅拌的发泡方法制备气泡尺寸分布均匀、纤维/填料高效分散的稳定泡沫浆料体系，然后通过改变脱水(消泡)曲线，获得孔隙率、孔结构、纤维取向等性能可控的纸基摩擦材料原纸，解决传统方法存在的纤维易絮聚，原纸匀度差、胶液渗透性差且不均匀，摩擦材料压缩回弹性差等瓶颈问题。本专利技术制备的湿式纸基摩擦材料上胶量显著增加，胶液分布更均匀，平均孔径更大，导热系数有所增加，压缩变形率大幅度下降，为湿式纸基摩擦材料的制备提供了新方法。
[0009]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0010]一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)发泡：将天然纤维、合成纤维、填料、分散剂加入到水中，混合后倒入发泡桶中，加入表面活性剂进行发泡，得到泡沫浆料；
[0012](2)消泡：将步骤(1)的泡沫浆料进行真空脱水，干燥后得到纸基摩擦材料原纸；
[0013](3)浸胶：将步骤(2)得到的原纸在酚醛树脂溶液中浸渍后取出，干燥后得到浸胶
原纸；
[0014](4)固化：将步骤(3)得到的浸胶原纸经预固化、热压、固化，得到泡沫成型的湿式纸基摩擦材料。
[0015]优选地，以质量百分比计，步骤(1)所述天然纤维为20～30％，合成纤维为15～30％，填料为40～60％，浆料浓度为0.5～1％。
[0016]优选地，步骤(1)所述天然纤维为剑麻纤维、棉纤维、竹纤维或纤维素纤维的一种或两种以上；所述合成纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或两种以上。
[0017]优选地，步骤(1)所述分散剂为PEO、PVA、APAM中的一种或两种以上；
[0018]所述填料为石墨、氧化铝、硅藻土、二氧化硅、钛酸钾晶须、摩擦粉中的一种或两种以上；
[0019]所述表面活性剂为烷基糖苷、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、吐温
‑
80中的一种或两种以上。
[0020]优选地，步骤(1)所述发泡条件为：搅拌速度为1000～1500rpm，发泡时间为10
‑
20min；所述发泡桶侧壁设置有挡板；所述泡沫浆料中空气含量为50～80％，表面活性剂在浆料中浓度为2.5
‑
4g/L。
[0021]优选地，步骤(2)所述真空脱水条件为：真空度为0.01
‑
0.06Mpa，脱水5
‑
20s，干燥温度为40
‑
60℃，干燥时间为3～5h；所述原纸厚度为0.5
‑
5mm。
[0022]优选地，步骤(3)所述浸渍时间为5
‑
10min，干燥温度为60
‑
80℃，时间为20～40min。
[0023]优选地，步骤(4)所述预固化温度为150
‑
180℃，预固化时间为30～60min；热压温度为150
‑
180℃，热压压力为2～5Mpa，时间为1～5min；固化温度为150
‑
180℃，时间为1～2h。
[0024]优选地，步骤(1)所述分散剂添加量为纤维总质量的1％
‑
3％。
[0025]一种泡沫成型的湿式纸基摩擦材料，由上述方法制备得到。
[0026]本专利技术具有如下的优点及有益效果：
[0027](1)本专利技术提出一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料制备方法，将上述纤维、填料和摩擦性能调节剂等通过机械搅拌的方法制备稳定的泡沫浆料体系，以水基气泡代替水作为分散介质和载体，可显著提高原纸的松厚度和孔隙率，并通过改变脱水(消泡)曲线，获得孔隙率、孔结构、纤维取向等性能可控的系列纸基摩擦材料原纸。
[0028](2)本专利技术显著提高了纸基摩擦材料的浸胶量，比对比例高27.4～109.0％，胶液分布更均匀，导热系数更高，比对比例高7.1～14.3％，压缩变形率更低，比对比例低16.3～34.9％。
[0029](3)轻载用纸基摩擦材料比重载用纸基摩擦材料平均孔径更大，导热性能更优；而重载用纸基摩擦材料在4.18MPa下的压缩变形率比轻载用材料的更小。
附图说明
[0030]图1为一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料制备流程图。
[0031]图2为一种发泡装置，包括搅拌器1、挡板2和发泡桶3。
[0032]图3为一种湿式纸页成型装置，包括浆桶1、螺丝2、密封垫圈3、成形网4、凹槽5、排水口6。
[0033]图4为轻载车辆用(300g/m2)对比例与不同厚度的泡沫成型纸基摩擦材料孔径分布图。
[0034]图5为重载车辆用(500g/m2)对比例与不同厚度的泡沫成型纸基摩擦材料孔径分布图。
[0035]图6为轻载车辆用(300g/m2)对比例与不同厚度的泡沫成型纸基摩擦材料压缩性能图。
[0036]图7为重载车辆用(500g/m2)对比例与不同厚度的泡沫成型纸基摩擦材料压缩性能图。
[0037]图8为轻载车辆用(300g/m2)对比例与不同厚度的泡沫成型纸基摩擦材料原纸扫描电子显微镜截面图，8a、8b和8c分别为对比例1、实施例1和实施例2摩擦材料扫描电子显微镜截面图。
[0038]图9为重载车辆用(500g/m2)对比例与不同厚度的泡沫成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于泡沫成型的湿式纸基摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)发泡：将天然纤维、合成纤维、填料、分散剂加入到水中，混合后倒入发泡桶中，加入表面活性剂进行发泡，得到泡沫浆料；(2)消泡：将步骤(1)的泡沫浆料进行真空脱水，干燥后得到纸基摩擦材料原纸；(3)浸胶：将步骤(2)得到的原纸在酚醛树脂溶液中浸渍后取出，干燥后得到浸胶原纸；(4)固化：将步骤(3)得到的浸胶原纸经预固化、热压、固化，得到泡沫成型的湿式纸基摩擦材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以质量百分比计，步骤(1)所述天然纤维为20～30％，合成纤维为15～30％，填料为40～60％，浆料浓度为0.5～1％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述天然纤维为剑麻纤维、棉纤维、竹纤维或纤维素纤维的一种或两种以上；所述合成纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或两种以上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述分散剂为PEO、PVA、APAM中的一种或两种以上；所述填料为石墨、氧化铝、硅藻土、二氧化硅、钛酸钾晶须、摩擦粉中的一种或两种以上；所述表面活性剂为烷基糖苷、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、吐温
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80中的一种或两种以上。5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述发泡条件为：搅拌速度为1000～1500rpm，发泡时间为10

【专利技术属性】
技术研发人员：张春辉，林洺岑，侯夫庆，丁能鑫，杨会康，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：