品经去离子水清洗3?5次后于120°C的温度下热处理6h即得到改性碳纤维；
[0050]步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、木纤维、芳纶浆柏及硅藻土按照13: 3:3: 2的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得直径为300_的纸基材料；
[0051]步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后用硫化机在130°C的温度下、1MPa的压力下热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为4:13，获得的纸基摩擦材料的动摩擦系数为0.14，磨损率为1.2X 10_8cm3/J。
[0052]实施例4
[0053]步骤一:将长度为0.1?1mm沥青基碳纤维用浓度为8mol/L高锰酸钾溶液浸泡33h，以去除碳纤维的上浆剂，将碳纤维反复洗涤至pH为7并烘干；
[0054]步骤二:将步骤一烘干的碳纤维与高锰酸钾混合加入水热釜内衬，其中每0.29g碳纤维中加入Smol高锰酸钾，然后加入水调节pH至5，得到碳纤维混合体系，将水热釜置于均相反应器中在180°C下水热反应20h，水热反应完成后水热釜自然冷却得到改性碳纤维粗产品，将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗3?5次后于110°C的温度下热处理1h即得到改性碳纤维；
[0055]步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、木纤维、沉析芳纶纤维及石英粉按照
12: 2: 3: I的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得直径为300_的纸基材料；
[0056]步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后用硫化机在140°C的温度下、8MPa的压力下热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为3:12，获得的纸基摩擦材料的动摩擦系数为0.15，磨损率为1.3X 10_8cm3/J。
[0057]实施例5
[0058]步骤一:将长度为0.1?1mm聚丙烯腈基碳纤维用浓度为9mol/L高锰酸钾溶液浸泡25h，以去除碳纤维的上浆剂，将碳纤维反复洗涤至pH为7并烘干；
[0059]步骤二:将步骤一烘干的碳纤维与高锰酸钾混合加入水热釜内衬，其中每0.24g碳纤维中加入Smol高锰酸钾，然后加入水调节pH至4，得到碳纤维混合体系，将水热釜置于均相反应器中在160°C下水热反应16h，水热反应完成后水热釜自然冷却得到改性碳纤维粗产品，将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗3?5次后于100°C的温度下热处理1h即得到改性碳纤维；
[0060]步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、竹纤维、短切芳纶纤维及二氧化钛按照10: 2: 3: 2的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得直径为300_的纸基材料；
[0061]步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后用硫化机在140°C的温度下、5MPa的压力下热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为3:10，获得的纸基摩擦材料的动摩擦系数为0.16，磨损率为1.2X 10_8cm3/J。
[0062]实施例6
[0063]步骤一:将长度为0.1?1mm沥青基碳纤维用浓度为9mol/L高锰酸钾溶液浸泡20h，以去除碳纤维的上浆剂，将碳纤维反复洗涤至pH为7并烘干；
[0064]步骤二:将步骤一烘干的碳纤维与高锰酸钾混合加入水热釜内衬，其中每0.27g碳纤维中加入1mol高锰酸钾，然后加入水调节pH至3，得到碳纤维混合体系，将水热釜置于均相反应器中在190°C下水热反应19h，水热反应完成后水热釜自然冷却得到改性碳纤维粗产品，将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗3?5次后于80°C的温度下热处理12h即得到改性碳纤维；
[0065]步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、竹纤维、芳纶浆柏及硅藻土按照11: 3:3: I的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得直径为300_的纸基材料；
[0066]步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后用硫化机在150°C的温度下、6MPa的压力下热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为2:11，获得的纸基摩擦材料的动摩擦系数为0.13，磨损率为1.2X 10_8cm3/J。
[0067]实施例7
[0068]步骤一:将长度为0.1?1mm聚丙稀腈基碳纤维用浓度为9mol/L高猛酸钾溶液浸泡36h，以去除碳纤维的上浆剂，将碳纤维反复洗涤至pH为7并烘干；
[0069]步骤二:将步骤一烘干的碳纤维与高锰酸钾混合加入水热釜内衬，其中每0.30g碳纤维中加入7mol高锰酸钾，然后加入水调节pH至4，得到碳纤维混合体系，将水热釜置于均相反应器中在160°C下水热反应20h，水热反应完成后水热釜自然冷却得到改性碳纤维粗产品，将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗3?5次后于110°C的温度下热处理8h即得到改性碳纤维；
[0070]步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、木纤维、芳纶浆柏及高岭土按照13: 2:2: 2的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得直径为300_的纸基材料；
[0071]步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后用硫化机在160°C的温度下、7MPa的压力下热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为4:13，获得的纸基摩擦材料的动摩擦系数为0.15，磨损率为1.3X 10_8cm3/J。
[0072]实施例8
[0073]步骤一:将长度为0.1?1mm沥青基碳纤维用浓度为lOmol/L高锰酸钾溶液浸泡18h，以去除碳纤维的上浆剂，将碳纤维反复洗涤至pH为7并烘干；
[0074]步骤二:将步骤一烘干的碳纤维与高锰酸钾混合加入水热釜内衬，其中每0.20g碳纤维中加入Smol高锰酸钾，然后加入水调节pH至4，得到碳纤维混合体系，将水热釜置于均相反应器中在200°C下水热反应15h，水热反应完成后水热釜自然冷却得到改性碳纤维粗产品，将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗3?5次后于90°C的温度下热处理Ilh即得到改性碳纤维；
[0075]步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、木纤维、沉析芳纶纤维及石英粉按照
12: 3: 3: 2的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得直径为300_的纸基材料；
[0076]步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后用硫化机在160°C的温度下、1MPa的压力下热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为4:12，获得的纸基摩擦材料的动摩擦系数为0.14，磨损率为1.2X 10_8cm3/J。
【主权项】
1.一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:将碳纤维用高锰酸钾溶液浸泡，待去除碳纤维的上浆剂后，将碳纤维反复洗涤至中性并烘干； 步骤二:将步骤一烘干的碳纤维与高锰酸钾混合，其中每0.20?0.30g碳纤维中加入6?1mol高锰酸钾，然后加入水调节pH至酸性，得到碳纤维混合体系，将碳纤维混合体系于150?200°C的条件下进行水热反应，反应时间为15?20h，水热反应完成后自然冷却得到改性碳纤维粗产品，将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗后进行热处理即得到改性碳纤维； 步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、植物纤维、芳纶纤维及填料按照(9?13):(2?3): (2?3): (I?2)的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得纸基材料； 步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为(2?4): (9?13)。
2.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维或沥青基碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，步骤一中的高锰酸钾溶液浓度为8?lOmol/L，步骤一中将碳纤维用高锰酸钾溶液浸泡18?36h。
4.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，步骤二中加水调节pH至2?5。
5.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，步骤二中水热反应是在均相反应器或微波反应器中进行。
6.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，步骤二中将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗3?5次。
7.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，步骤二中热处理的温度为80?120 °C，热处理时间为6?12h。
8.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，步骤三中的植物纤维为木纤维或竹纤维；芳纶纤维为短切芳纶纤维、沉析芳纶纤维或芳纶浆柏；填料为高岭土、硅藻土、石英粉或二氧化钛。
9.根据权利要求1所述的一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，步骤四中热压的温度为130?160°C ;压力为5?lOMPa。
10.一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:将长度为0.1?1mm聚丙烯腈基碳纤维用浓度为lOmol/L高锰酸钾溶液浸泡20h，以去除碳纤维的上浆剂，将碳纤维反复洗涤至pH为7并烘干； 步骤二:将步骤一烘干的碳纤维与高锰酸钾混合加入水热釜内衬，其中每0.24g碳纤维中加入6mol高锰酸钾，然后加入水调节pH至3，得到碳纤维混合体系，将水热釜置于均相反应器中在170°C下水热反应18h，水热反应完成后水热釜自然冷却得到改性碳纤维粗产品，将改性碳纤维粗产品经去离子水清洗3?5次后于80°C的温度下热处理12h即得到改性碳纤维；步骤三:采用湿法制浆工艺将改性碳纤维、木纤维、短切芳纶纤维及二氧化钛按照11:2: 3: 2的质量比分散于水中，然后利用抄纸成型工艺制得直径为300_的纸基材料；步骤四:将纸基材料利用改性酚醛树脂浸渍后用硫化机在150°C的温度下，7MPa的压力下热压固化即得到纸基摩擦材料，其中改性酚醛树脂与改性碳纤维的质量比为3: 11，获得的纸基摩擦材料的动摩擦系数为0.14，磨损率为1.2X 10_8cm3/J。
【专利摘要】本发明公开了一种利用二氧化锰改性的碳纤维制备纸基摩擦材料的方法，首先用浓度为8～10mol/L的高锰酸钾溶液浸泡碳纤维18～36h，然后将碳纤维反复洗涤直至pH达到7并烘干，将预处理的碳纤维与高锰酸钾在酸性pH＝2～5的水溶液中进行水热反应，反应完成后以改性后的碳纤维作为增强纤维，采用抄纸成型工艺制备纸基摩擦材料。本发明所制备的改性碳纤维增强纸基摩擦材料具有结合强度高，摩擦系数提高，磨损率降低的特点。
【IPC分类】D21H17-48, D06M101-40, D06M11-36, D21H13-50
【公开号】CN104818648
【申请号】CN201510166520
【发明人】费杰, 张超, 罗威, 黄剑锋, 曹丽云, 欧阳海波, 孔新刚, 陈云雷
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月9日