本发明公开了一种树脂基复合摩擦片，属于高分子摩擦材料技术领域。
背景技术
摩擦材料是一种多元复合材料，是由高分子粘结剂、增强体和摩擦性能调节剂三大类主要组分及其它配合剂经一系列生产加工工艺制成的。它的主要特点是具有高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和力学强度，能满足车辆或机械传动与制动的性能要求。因此，它被广泛应用于军工、工程机械、汽车以及家电设备等领域，是用于动力传递或制动减速不可缺少的材料。
目前，针对摩擦材料性能的提高主要集中在基体材料的改性上，研究人员近年来致力于将高硬度、耐高温的耐磨材料与具有良好韧性的基体复合起来提高摩擦材料的耐磨性能。酚醛树脂是现在摩擦材料中基体材料的首选，主要是因其原料易得，成本较低，且固化后具有比较好的耐热性，力学强度较高，性能稳定，坚硬耐磨等特点而被广泛使用。但随着现代工业和汽车技术的迅速发展，普通的酚醛树脂因其酚羟基和亚甲基容易被氧化，耐热性不足，已经不能满足高速高载列车的制动要求。针对酚醛树脂耐热性的改善已经有了大量的研究，郭江山等以有机蒙脱土为原料，采用插层聚合法制备了酚醛树脂／有机蒙脱土纳米复合材料，其分解温度比纯酚醛树脂提高了17℃。徐卫兵等采用浇模固化成型法制备酚醛树脂／六次甲基四胺／蒙脱土纳米复合材料，所得的复合材料比纯树脂的固化活化能低。上述改性研究主要是提高复合材料的力学性能及烧蚀性能等，而对材料的摩擦磨损性能的研究则少见报道。目前传统的摩擦片还存在耐磨性能无法进一步提高，热稳定性不佳的问题，因此还需对其进行研究。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统摩擦片耐磨性能无法进一步提高，热稳定性不佳的问题，提供了一种树脂基复合摩擦片。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种树脂基复合摩擦片，是由以下重量份数的原料组成：18～30份酚醛树脂，5～8份碳纤维，30～40份硅灰石，3～6份硅烷偶联剂，4～10份丁腈橡胶和2～5份固化剂，所述树脂复合摩擦片还包括：25～32份改性添加剂；
所述改性添加剂的制备方法为：
将预处理纤维素水凝胶与氢氧化钠溶液按质量比1：5～1：10混合，过滤，得预处理凝胶，将预处理凝胶与叔丁醇水溶液按质量比1：8～1：12混合，过滤，冷冻干燥，得纤维素凝胶；将纤维素凝胶与正硅酸乙酯按质量比1：3～1：5混合，并加入纤维素凝胶重量18～25倍的水和纤维素凝胶重量10～15倍的无水乙醇，搅拌混合后，加入纤维素凝胶重量3～5倍的氨水，搅拌混合后，过滤，得添加剂坯料，将添加剂坯料与叔丁醇水溶液按质量比1：6～1：10混合，过滤，冷冻干燥，粉碎过筛，得添加剂，将异丙醇铝与水按质量比1：9～1：10混合，搅拌混合后，加入异丙醇铝质量2～3倍的硝酸和异丙醇铝质量1～3倍的添加剂，搅拌混合后，过滤，干燥，得预改性添加剂，将预改性添加剂与环氧丙烷按质量比5：1～8：1混合，并加入预改性添加剂质量0.1～0.2倍的氯甲烷和预改性添加剂质量8～10倍的水，混合醚化后，离心，过滤，洗涤，干燥，得改性添加剂。
所述碳纤维长度为0.1～4.0mm，直径为0.01～0.30mm。
所述硅灰石粒径为0.1～1.0mm。
所述预处理纤维素水凝胶为将椰果与去离子水按质量比1：8～1：15混合，浸泡，过滤，得预处理纤维素水凝胶。
所述叔丁醇水溶液为将叔丁醇与水按质量比2：5～2：6混合，得叔丁醇水溶液。.
所述酚醛树脂为3201酚醛树脂或2123酚醛树脂中任意一种。
所述固化剂为六亚甲基四胺或甲醛中任意一种。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明在制备树脂基复合摩擦片加入改性添加剂，首先，添加剂中含有纤维素-二氧化硅三维网络结构，在加入产品中后，可在酚醛树脂固化后与酚醛树脂形成互穿的三维网络结构，从而使产品的韧性提高，并且，加入的二氧化硅可在硅烷偶联剂的作用下将亲水性的纤维素均匀分布于产品中，从而使产品的韧性进一步提高，其次，改性添加剂在改性前先进行预改性，在纤维素-二氧化硅三维网络结构中加入了氧化铝溶胶，并在后续处理过程中氧化铝沉淀，从而使添加剂的硬度提高，并在加入产品中后，随着产品的磨损，可使氧化铝暴露，从而使产品的耐磨性提高，再者，添加剂在改性后，可使纤维素醚化，从而在加入产品中后，可吸附于碳纤维表面，使碳纤维均匀分布于产品中，并与碳纤维形成复杂的网络机构，从而使产品的韧性和耐磨性进一步提高，并且添加剂在加入产品中后可在一定程度上减少产品使用过程中内部材料的受热，从而使产品的热稳定性提高。
具体实施方式
将椰果与去离子水按质量比1：8～1：15混合，于室温条件下浸泡4～6h后，过滤，得预处理纤维素水凝胶；将预处理纤维素水凝胶与质量分数为4～10%的氢氧化钠溶液按质量比1：5～1：10混合，于温度为90～95℃，转速为200～300r/min的条件下，搅拌混合6～7h后，过滤，得预处理凝胶，将预处理凝胶与叔丁醇水溶液按质量比1：8～1：12混合，于温度为45～55℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合1～2h后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为60℃的条件下冷冻干燥20～22h后，得纤维素凝胶；将纤维素凝胶与正硅酸乙酯按质量比1：3～1：5混合于烧杯中，并向烧杯中加入纤维素凝胶重量18～25倍的水和纤维素凝胶重量10～15倍的无水乙醇，于温度为40～45℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合60～90min后，向烧杯中加入纤维素凝胶重量3～5倍的质量分数为10～15%的氨水，于温度为40～45℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合4～5h后，过滤，得添加剂坯料，将添加剂坯料与叔丁醇水溶液按质量比1：6～1：10混合，于温度为45～55℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合30～50min后，过滤，得预处理添加剂，将预处理添加剂冷冻干燥20～22h后，粉碎过5目筛，得添加剂，将异丙醇铝与水按质量比1：9～1：10混合，于温度为85～88℃，转速为250～350r/min的条件下搅拌混合2～3h后，向异丙醇铝与水的混合物中加入异丙醇铝质量2～3倍的质量分数为10～12%的硝酸和异丙醇铝质量1～3倍的添加剂，于温度为45～55℃，转速为200～300r/min的条件下搅拌混合1～2h后，过滤，得预改性添加剂坯料，将预改性添加剂坯料于温度为70～80℃的条件下干燥40～45h后，得预改性添加剂，将预改性添加剂与环氧丙烷按质量比5：1～8：1混合于醚化釜中，并向醚化釜中加入预改性添加剂质量0.1～0.2倍的氯甲烷和预改性添加剂质量8～10倍的水，于温度为50～70℃，压力为1.5～1.8mpa的条件下混合醚化3～4h后，离心，过滤，得改性添加剂坯料，将改性添加剂坯料用去离子水洗涤8～10次后，于温度为100～120℃的条件下干燥1～2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：18～30份酚醛树脂，5～8份碳纤维，30～40份硅灰石，3～6份硅烷偶联剂，4～10份丁腈橡胶，2～5份固化剂和25～32份改性添加剂，将酚醛树脂和碳纤维依次加入高速搅拌机中，并向高速搅拌机中加入硅灰石，硅烷偶联剂，丁腈橡胶，改性添加剂和固化剂，于温度为30～45℃，转速为600～800r/min的条件下搅拌混合30～500min后，得树脂基复合摩擦片坯料，将树脂基复合摩擦片坯料于模具中热压成型，得树脂基复合摩擦片。所述碳纤维长度为0.1～4.0mm，直径为0.01～0.30mm。所述硅灰石粒径为0.1～1.0mm。所述叔丁醇水溶液为将叔丁醇与水按质量比2：5～2：6混合，得叔丁醇水溶液。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂或2123酚醛树脂中任意一种。所述固化剂为六亚甲基四胺或甲醛中任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
实例1
将椰果与去离子水按质量比1：15混合，于室温条件下浸泡6h后，过滤，得预处理纤维素水凝胶；将预处理纤维素水凝胶与质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比1：10混合，于温度为95℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合7h后，过滤，得预处理凝胶，将预处理凝胶与叔丁醇水溶液按质量比1：12混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合2h后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为60℃的条件下冷冻干燥22h后，得纤维素凝胶；将纤维素凝胶与正硅酸乙酯按质量比1：5混合于烧杯中，并向烧杯中加入纤维素凝胶重量25倍的水和纤维素凝胶重量15倍的无水乙醇，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合90min后，向烧杯中加入纤维素凝胶重量5倍的质量分数为15%的氨水，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合5h后，过滤，得添加剂坯料，将添加剂坯料与叔丁醇水溶液按质量比1：10混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合50min后，过滤，得预处理添加剂，将预处理添加剂冷冻干燥22h后，粉碎过5目筛，得添加剂，将异丙醇铝与水按质量比1：10混合，于温度为88℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合3h后，向异丙醇铝与水的混合物中加入异丙醇铝质量3倍的质量分数为12%的硝酸和异丙醇铝质量3倍的添加剂，于温度为55℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预改性添加剂坯料，将预改性添加剂坯料于温度为80℃的条件下干燥45h后，得预改性添加剂，将预改性添加剂与环氧丙烷按质量比8：1混合于醚化釜中，并向醚化釜中加入预改性添加剂质量0.2倍的氯甲烷和预改性添加剂质量10倍的水，于温度为70℃，压力为1.8mpa的条件下混合醚化4h后，离心，过滤，得改性添加剂坯料，将改性添加剂坯料用去离子水洗涤10次后，于温度为120℃的条件下干燥2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：30份酚醛树脂，8份碳纤维，40份硅灰石，6份硅烷偶联剂，10份丁腈橡胶，5份固化剂和32份改性添加剂，将酚醛树脂和碳纤维依次加入高速搅拌机中，并向高速搅拌机中加入硅灰石，硅烷偶联剂，丁腈橡胶，改性添加剂和固化剂，于温度为45℃，转速为800r/min的条件下搅拌混合500min后，得树脂基复合摩擦片坯料，将树脂基复合摩擦片坯料于模具中热压成型，得树脂基复合摩擦片。所述碳纤维长度为4.0mm，直径为0.30mm。所述硅灰石粒径为1.0mm。所述叔丁醇水溶液为将叔丁醇与水按质量比2：6混合，得叔丁醇水溶液。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述固化剂为六亚甲基四胺。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。
实例2
将椰果与去离子水按质量比1：15混合，于室温条件下浸泡6h后，过滤，得预处理纤维素水凝胶；将预处理纤维素水凝胶与质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比1：10混合，于温度为95℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合7h后，过滤，得预处理凝胶，将预处理凝胶与叔丁醇水溶液按质量比1：12混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合2h后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为60℃的条件下冷冻干燥22h后，得纤维素凝胶；将纤维素凝胶与正硅酸乙酯按质量比1：5混合于烧杯中，并向烧杯中加入纤维素凝胶重量25倍的水和纤维素凝胶重量15倍的无水乙醇，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合90min后，向烧杯中加入纤维素凝胶重量5倍的质量分数为15%的氨水，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合5h后，过滤，得添加剂坯料，将添加剂坯料与叔丁醇水溶液按质量比1：10混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合50min后，过滤，得预处理添加剂，将预处理添加剂冷冻干燥22h后，粉碎过5目筛，得添加剂，将添加剂与环氧丙烷按质量比8：1混合于醚化釜中，并向醚化釜中加入添加剂质量0.2倍的氯甲烷和添加剂质量10倍的水，于温度为70℃，压力为1.8mpa的条件下混合醚化4h后，离心，过滤，得改性添加剂坯料，将改性添加剂坯料用去离子水洗涤10次后，于温度为120℃的条件下干燥2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：30份酚醛树脂，8份碳纤维，40份硅灰石，6份硅烷偶联剂，10份丁腈橡胶，5份固化剂和32份改性添加剂，将酚醛树脂和碳纤维依次加入高速搅拌机中，并向高速搅拌机中加入硅灰石，硅烷偶联剂，丁腈橡胶，改性添加剂和固化剂，于温度为45℃，转速为800r/min的条件下搅拌混合500min后，得树脂基复合摩擦片坯料，将树脂基复合摩擦片坯料于模具中热压成型，得树脂基复合摩擦片。所述碳纤维长度为4.0mm，直径为0.30mm。所述硅灰石粒径为1.0mm。所述叔丁醇水溶液为将叔丁醇与水按质量比2：6混合，得叔丁醇水溶液。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述固化剂为六亚甲基四胺。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。
实例3
将椰果与去离子水按质量比1：15混合，于室温条件下浸泡6h后，过滤，得预处理纤维素水凝胶；将预处理纤维素水凝胶与质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比1：10混合，于温度为95℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合7h后，过滤，得预处理凝胶，将预处理凝胶与叔丁醇水溶液按质量比1：12混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合2h后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为60℃的条件下冷冻干燥22h后，得纤维素凝胶；将纤维素凝胶与正硅酸乙酯按质量比1：5混合于烧杯中，并向烧杯中加入纤维素凝胶重量25倍的水和纤维素凝胶重量15倍的无水乙醇，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合90min后，向烧杯中加入纤维素凝胶重量5倍的质量分数为15%的氨水，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合5h后，过滤，得添加剂坯料，将添加剂坯料与叔丁醇水溶液按质量比1：10混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合50min后，过滤，得预处理添加剂，将预处理添加剂冷冻干燥22h后，粉碎过5目筛，得添加剂，将异丙醇铝与水按质量比1：10混合，于温度为88℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合3h后，向异丙醇铝与水的混合物中加入异丙醇铝质量3倍的质量分数为12%的硝酸和异丙醇铝质量3倍的添加剂，于温度为55℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预改性添加剂坯料，将预改性添加剂坯料于温度为80℃的条件下干燥45h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：30份酚醛树脂，8份碳纤维，40份硅灰石，6份硅烷偶联剂，10份丁腈橡胶，5份固化剂和32份改性添加剂，将酚醛树脂和碳纤维依次加入高速搅拌机中，并向高速搅拌机中加入硅灰石，硅烷偶联剂，丁腈橡胶，改性添加剂和固化剂，于温度为45℃，转速为800r/min的条件下搅拌混合500min后，得树脂基复合摩擦片坯料，将树脂基复合摩擦片坯料于模具中热压成型，得树脂基复合摩擦片。所述碳纤维长度为4.0mm，直径为0.30mm。所述硅灰石粒径为1.0mm。所述叔丁醇水溶液为将叔丁醇与水按质量比2：6混合，得叔丁醇水溶液。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述固化剂为六亚甲基四胺。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。
对比例：无锡某化工有限公司生产的树脂基摩擦片。
将实例1至3所得摩擦片和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
热稳定性：根据常温和受热后产品的摩擦系数变化情况，受热后摩擦系数下降越快则热稳定性越差，采用的是x-dm型可调节压力变速摩擦试验机，实验条件为：（1）摩擦盘转速设为480转/分钟，压紧力为10kg/cm2（0.98mpa）；（2）每组样品中一次取两个样进行试验；（3）试样摩擦面积为25mm×25mm，允许偏差为-0.2mm～0mm；（4）试样的厚度为5至7mm，允许偏差为±0.2mm。试样标准按照gb5763进行测试。具体检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
由表1检测结果可知，本发明所得树脂基复合摩擦片具有优异的耐磨性能和热稳定性。