一种用于汽车同步器的快速粘接耐摩擦复合材料及其制备方法与流程

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种用于汽车同步器的快速粘接耐摩擦复合材料及其制备方法。

背景技术：

同步器是变速箱的重要组成部分，它能够有效地保证换档的平顺、简化操作、减轻驾驶员的劳动强度。随着卡车向大吨位、大扭矩的方向发展，对同步器提出了越来越高的要求，传统的铜合金同步环的强度已经无法满足使用要求，由于碳纤维摩擦材料具有较大且稳定的摩擦系数、耐高温、耐腐蚀、抗冲击、耐磨损等特性，近年来成为该行业研究热点，并得到了一定的应用。此前碳纤维同步器齿环由碳布预浸料与金属基体齿环采用液态胶黏剂粘接而成，由于胶黏剂人工涂刷，工作环境差，产品重量不稳定，另外由于固化时间长，生产效率低下，成本高昂。针对上述问题，本发明提供一种用于汽车同步器的快速粘接耐摩擦复合材料及其制备方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种用于汽车同步器的快速粘接耐摩擦复合材料及其制备方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种制备用于汽车同步器快速粘接耐摩擦复合材料的方法，包括：

1)耐摩擦层预浸处理：将耐摩擦层依次通过张力辊、盛有预浸树脂原料混合液的树脂胶槽、挤胶辊和烘箱中，然后在成型的预浸料的上下两侧依次附上PE膜和离型纸；所述的预浸树脂混合溶液是由预浸树脂和有机溶剂组成的；

2)制备粘结层：将粘沾树脂原料导入涂胶辊中，通过依次通过导辊、涂胶辊和冷却板的离型纸形成覆于离型纸上的粘结层；最后所述的粘结层通过覆膜辊将PE膜覆于与离型纸相对的另一侧并进行固定；

3)制备耐摩擦复合材料：步骤1)经预浸处理后的耐摩擦层和步骤2)所制备的粘结层通过收卷装置与PE膜和离型纸分开后，通过热压辊热压复合为耐摩擦复合材料，最后通过覆膜辊在粘结层表面覆上一层PE膜后收卷。

作为本发明的进一步改进，所述的耐摩擦层为高强度的纤维织物，包含碳纤维织物、玻璃纤维织物、芳纶纤维织物、玄武岩纤维织物的一种或者多种纤维织物。

作为本发明的进一步改进，所述的耐摩擦层的厚度为0.1～1mm。

作为本发明的进一步改进，步骤1)经预浸处理的耐摩擦层的预浸树脂的重量分数为15％～50％。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中所述的预浸树脂与步骤2)中所述的粘沾树脂为同一种树脂材料或不同树脂材料。

作为本发明的进一步改进，所述的树脂材料为具有粘沾性的高分子树脂，包含环氧树脂、酚醛树脂或者双马来酰亚胺树脂中的任意一种。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中所述的有机溶剂为能够溶解树脂材料的易挥发有机溶剂。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中还包括用于检测粘沾树脂的膜厚检测仪，所制备的粘结层的厚度为0.05～0.4mm。

一种用于汽车同步器的快速粘接耐摩擦复合材料，所述的耐摩擦复合材料是根据以上所述的制备方法制备的，包括耐摩擦层和粘结层，所述的粘结层在200℃条件下的剪切强度大于10MPa；在25℃条件下的剪切强度大于25MPa。

作为本发明的进一步改进，所述的粘结层在200℃条件下的固化反应时间小于 30min。

本发明的有益效果：本发明通过预浸处理将浸渍树脂浸渍到耐摩擦层的纤维织物的孔隙中，不仅能够增强耐摩擦层使用强度，同时有利于与粘接层之间的紧密的结合。所制备的耐摩擦复合材料应用在同步器上时，客户可方便的根据所需的形状剪切裁剪粘贴即可，并利用粘结层的快速固化的特点，将耐摩擦层紧密的贴服在同步器上，减少了传统的客户含浸和刷胶工序，改善工作环境，提高生产效率及产品重量稳定性，降低生产成本。而且本发明实用广泛，能够根据客户的需要通过多个工艺控制条件进行调节，满足客户的多种需求。

附图说明

图1为本发明的快速粘接耐摩擦复合材料示意图；

图2为耐摩擦层预浸处理工艺示意图；

图3为粘结层制备工艺示意图；

图4为耐摩擦复合材料制备工艺示意图；

其中：1-耐摩擦复合材料，101-耐摩擦层，102-粘结层，103-PE膜，104-离型纸，201- 张力辊，202-胶槽，203.挤胶辊，204.烘箱，301-导辊，302-涂胶辊，303-冷却板，304-测厚仪，401-收卷装置，402-热压辊，5-覆膜辊。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示的一种用于汽车同步器的能够快速粘接的耐摩擦复合材料，包括浸渍了粘接树脂的耐摩擦层。所述的耐摩擦层为一种具有高摩擦力的纤维材料，包括但不限于碳纤维织物、玻璃纤维织物、芳纶纤维织物或毡、玄武岩纤维织物。所述的耐摩擦层表面的纤维在长期使用的过程中容易脱落和变薄，因此通过在耐摩擦层的孔隙中渗入粘接树脂，不仅能够增强耐摩擦层使用强度，同时有利于与粘接层之间的紧密的结合。位于耐摩擦表层的粘结层为能够实现耐摩擦层在同步器上的快速粘接的树脂材料，包括环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂，但不限于所列的树脂材料。这些树脂材料所制备的粘沾层具有很高的剪切强度，在200℃条件下的剪切强度大于10MPa，25℃条件下其剪切强度大于25MPa，以确保和耐摩擦层的紧密相连。

耐摩擦层上将树脂材料制成具有一定厚度的膜层状的粘结层的制备过程中，由于树脂材料在熔融的状态下具有一定的流动性，因此所述的粘结层是通过已经制备好的粘沾层通过热压法紧贴在耐摩擦层的表面。为了能够增强耐摩擦层与粘结层贴附的紧密性，需要对于粘结层相接触的耐摩擦所在的表面用于粘结层相同的树脂材料进行预浸处理。

如图2-4所示本发明所述的耐摩擦复合材料的制备方法，包括以下三个步骤耐摩擦层预浸处理、制备粘结层和制备耐摩擦复合材料，将具有粘沾性的树脂材料形成的粘结层复合到耐摩擦层上。

实施例一：

1)耐摩擦层预浸处理

选取厚度为0.1mm，面密度为92g/m²碳纤维织物为耐摩擦层基体，，依次通过预浸设备的张力辊、盛有环氧树脂与丙酮混合液的树脂胶槽、挤胶辊，所述的环氧树脂胶浸渍到碳纤维织物的孔隙中，之后丙酮在烘箱中挥发，环氧树脂保持在碳纤维织物的空隙中。本实施例中，树脂胶槽中的环氧树脂与丙酮混合溶液的密度为0.9-1.0g/cm³，有机溶剂经挥发后，包含环氧树脂的碳纤维织物的面密度为109g/m²，经烘干后，使丙酮挥发，得到的经预处理的碳纤维织物表面的环氧树脂的重量占总重量的重量分数为15％。

浸渍了环氧树脂后的碳纤维织物需要将其收卷起来，为了碳纤维织物不同位置面接触时被环氧树脂所粘接在一起，在碳纤维织物两侧分别附上起隔离作用的PE膜和离型纸。

2)制备粘结层

将环氧树脂导入涂胶辊中熔融，利用通过依次通过导辊、涂胶辊、冷却板和覆膜辊的离型纸涂覆在离型纸的表面，在离型纸的表面形成一层粘结层。为了控制粘结层的厚度，还包括用于在线监测涂覆的环氧树脂的膜厚检测仪。环氧树脂经涂胶辊涂覆到离型纸上后在冷却板中冷却，最后经腹膜辊在粘结层相对应离型纸的另一侧覆盖一层起隔离作用的PE 膜，之后将其收卷备用。

本实施例中采用环氧树脂制备的粘结层的厚度为0.05-0.1mm，所述的粘结层的厚度根据产品的需求而定。

3)制备耐摩擦复合材料

步骤1)经预浸处理后的碳纤维织物和步骤2)所制备的环氧树脂粘结层通过收卷装置与PE膜和离型纸分离后，通过热压辊热压复合，通过覆膜辊在环氧树脂层的一侧覆盖 PE膜后收卷使用。

实施例二：

1)耐摩擦层预浸处理

选取厚度为0.1mm，面密度为92g/m²碳纤维织物为耐摩擦层基体，，依次通过预浸设备的张力辊、盛有环氧树脂与丙酮混合液的树脂胶槽、挤胶辊，所述的环氧树脂胶浸渍到碳纤维织物的孔隙中，之后丙酮在烘箱中挥发，环氧树脂保持在碳纤维织物的空隙中。本实施例中，树脂胶槽中的环氧树脂与丙酮混合溶液的密度为0.95-1.05g/cm³，有机溶剂经挥发后，包含环氧树脂的碳纤维织物的面密度为115g/m²，经烘干后，使丙酮挥发，得到的经预处理的碳纤维织物表面的环氧树脂的重量占总重量的重量分数为20％。最后在碳纤维织物两侧分别附上起隔离作用的PE膜和离型纸。

2)制备粘结层

将环氧树脂导入涂胶辊中熔融，利用通过依次通过导辊、涂胶辊、冷却板和覆膜辊的离型纸涂覆在离型纸的表面，在离型纸的表面形成一层粘结层。为了控制粘结层的厚度，还包括用于在线监测涂覆的环氧树脂的膜厚检测仪。环氧树脂经涂胶辊涂覆到离型纸上后在冷却板中冷却，最后经腹膜辊在粘结层相对应离型纸的另一侧覆盖一层起隔离作用的PE 膜，之后将其收卷备用。

本实施例中采用环氧树脂制备的粘结层的厚度为0.05-0.1mm，所述的粘结层的厚度根据产品的需求而定。

3)制备耐摩擦复合材料

步骤1)经预浸处理后的碳纤维织物和步骤2)所制备的环氧树脂粘结层通过收卷装置与PE膜和离型纸分离后，通过热压辊热压复合，通过覆膜辊在环氧树脂层的一侧覆盖 PE膜后收卷使用。

实施例三：

1)耐摩擦层预浸处理

选取厚度为1mm，面密度为800g/m²的碳纤维织物为耐摩擦层基体，依次通过预浸设备的张力辊、盛有酚醛树脂与丙酮混合液的树脂胶槽、挤胶辊，浸渍酚醛树脂胶的碳纤维织物，经烘干后使丙酮挥发，得到的经预处理的碳纤维织物面密度为1250g/m²，酚醛树脂所占的重量分数为35％。本实施例中，树脂胶槽中的酚醛树脂与丙酮混合溶液的密度为 0.9-1.0g/cm³。最后，在碳纤维织物两侧反别附上起隔离作用的PE膜和离型纸。

2)制备粘结层

将环氧树脂导入涂胶辊中熔融，利用通过依次通过导辊、涂胶辊、冷却板和覆膜辊的离型纸涂覆在离型纸的表面，在离型纸的表面形成一层粘结层。为了控制粘结层的厚度，还包括用于在线监测涂覆的环氧树脂的膜厚检测仪。环氧树脂经涂胶辊涂覆到离型纸上后在冷却板中冷却，最后经覆膜辊在粘结层相对应离型纸的另一侧覆盖一层起隔离作用的PE 膜，之后将其收卷备用。

本实施例中制备的环氧树脂制备的粘结层的厚度为0.2-0.4mm。

3)制备耐摩擦复合材料

步骤1)经预浸处理后的碳纤维织物和步骤2)所制备的环氧树脂粘结层通过收卷装置与PE膜和离型纸分离后，通过热压辊热压复合，通过覆膜辊在环氧树脂层的一侧覆盖 PE膜后收卷使用。

应用本发明所述的制备方法制备的耐摩擦复合材料，由于粘结层中的树脂材料在 200℃的温度下的固化反应时间小于30min，顾客能够方便的根据所需的尺寸直接进行裁剪贴附在同步器上，实现快速固化反应和快速粘贴。该材料不仅操作方便环保，同时能够将耐摩擦层紧紧的贴服在汽车同步器上。

实施例四：

1)耐摩擦层预浸处理

选取厚度为0.4mm，面密度为325g/m²碳纤维织物为耐摩擦层基体，，依次通过预浸设备的张力辊、盛有环氧树脂与丙酮混合液的树脂胶槽、挤胶辊，所述的环氧树脂胶浸渍到碳纤维织物的孔隙中，之后丙酮在烘箱中挥发，环氧树脂保持在碳纤维织物的空隙中。本实施例中，树脂胶槽中的环氧树脂与丙酮混合溶液的密度为0.95-1.1g/cm³，有机溶剂经挥发后，包含环氧树脂的碳纤维织物的面密度为645g/m²，经烘干后，使丙酮挥发，得到的经预处理的碳纤维织物表面的环氧树脂的重量占总重量的重量分数为50％。最后在碳纤维织物两侧分别附上起隔离作用的PE膜和离型纸。

2)制备粘结层

将环氧树脂导入涂胶辊中熔融，利用通过依次通过导辊、涂胶辊、冷却板和覆膜辊的离型纸涂覆在离型纸的表面，在离型纸的表面形成一层粘结层。为了控制粘结层的厚度，还包括用于在线监测涂覆的环氧树脂的膜厚检测仪。环氧树脂经涂胶辊涂覆到离型纸上后在冷却板中冷却，最后经腹膜辊在粘结层相对应离型纸的另一侧覆盖一层起隔离作用的PE 膜，之后将其收卷备用。

本实施例中采用环氧树脂制备的粘结层的厚度为0.1-0.4mm，所述的粘结层的厚度根据产品的需求而定。

3)制备耐摩擦复合材料

步骤1)经预浸处理后的碳纤维织物和步骤2)所制备的环氧树脂粘结层通过收卷装置与PE膜和离型纸分离后，通过热压辊热压复合，通过覆膜辊在环氧树脂层的一侧覆盖 PE膜后收卷使用。

实施例五：

1)耐摩擦层预浸处理

选厚度为0.4mm,，取面密度为340g/m²的玄武岩纤维织物为耐摩擦，依次通过预浸设备的张力辊、盛有双马来酰亚胺粘沾树脂与乙酸乙酯混合液的树脂胶槽、挤胶辊。本实施例中，树脂胶槽中的双马来酰亚胺粘沾树脂与乙酸乙酯混合溶液的密度为0.8-1.0g/cm³。所述的双马来酰亚胺粘沾树脂胶浸渍到玄武岩纤维织物中，经烘干后，使乙酸乙酯挥发，得到的经预处理后的玄武岩纤维织物的面密度454g/m²，其中双马来酰亚胺粘沾树脂的所占的重量分数设为25％。最后在玄武岩纤维织物两侧分别附上起隔离作用的PE膜和离型纸。

2)制备粘结层

将双马来酰亚胺导入涂胶辊中熔融，通过依次通过导辊、涂胶辊、冷却板和覆膜辊的离型纸涂覆在离型纸的表面。膜厚检测仪在线监测双马来酰亚胺粘沾树脂的膜厚厚度控制在0.2mm附近。双马来酰亚胺粘沾树脂经涂胶辊涂覆到离型纸上后在冷却板中冷却，最后经覆膜辊在粘结层相对应离型纸的另一侧覆盖一层起隔离作用的PE膜，之后将其收卷备用。

本实施例中采用双马来酰亚胺粘沾树脂制备的粘结层的厚度为0.05-0.2mm。

3)制备耐摩擦复合材料

步骤1)经预浸处理后的玄武岩纤维织物和步骤2)所制备的双马来酰亚胺粘沾树脂粘结层通过收卷装置与PE膜和离型纸分离后，通过热压辊热压复合，通过覆膜辊在双马来酰亚胺粘沾树脂层的一侧覆盖PE膜后收卷使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。