本发明涉及一种车用低噪耐磨摩擦材料的制备方法，属于材料制备技术领域。
背景技术：
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料，它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。以往技术中，摩擦材料一般包含有石棉成份，以满足耐高温的要求，但石棉成分的摩擦材料在制作和使用过程中，均会产生石棉粉悬浮在空气中，容易造成空气污染且对人体有害，因此，世界各国都相继研制出无石棉摩擦材料。然而，随着汽车工业的飞速发展，汽车等运输工具向高速、大型、重载方向发展，对制动的安全性提出更高的要求，相对于大客车、重载车，越来越多的车辆逐步由鼓式制动改为盘式制动，这对摩擦材料性能稳定性有更高的要求，对于鼓式制动片其单位面积上所承受制动的能量要远小于盘式片，在制动的过程中，大量热能聚集在摩擦片表面使其温度剧烈升高，这就要求车辆在高速连续制动的过程中必须有足够的摩擦系数来保持安全制动距离。
目前，机动车辆和机械制动控制的制动摩擦片材料主要是树脂基摩擦材料，但材料的树脂基体在温度超过250℃时会产生热分解，造成热衰退，耐磨性降低，摩擦材料的使用寿命低。且该摩擦材料普遍采用的填料为粉状碳酸钙，是从矿山中采矿后粉碎而成，直径约为0.04～0.05mm。粉状碳酸钙颗粒很小，在摩擦材料中作为无机填料填充于摩擦材料中组分之间的间隙，使得摩擦材料成品气孔率降低，易导致刹车片在使用过程中产生制动噪音。另外，市场上普遍采用的摩擦材料颗粒为黑颜色：由于汽车轮毂的颜色为银色，黑色颗粒及原材料的应用在制动后产生黑色粉状物会对轮毂造成颜色污染，导致轮毂外观很脏，视觉效果很差。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对树脂基摩擦材料在高温下产生热分解，造成热衰退，耐磨性降低，减少了其使用寿命，且存在摩擦材料成品在使用过程中产生制动噪音的问题，本发明首先将甘蔗渣经饱和石灰水浸泡、水洗后，用食用陈醋熏蒸，再利用低浓度氢氧化钠溶液浸泡，经洗涤干燥得预处理甘蔗渣，使甘蔗纤维耐热性大大提高，降低材料在中高温环境中的磨损率，再以糠胺、甲醛、腰果酚为原料，合成成品的固化材料，与研磨后的玄武岩纤维和预处理甘蔗渣按比例混合后，热压成型，烘干后得到车用低噪耐磨摩擦材料。本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料在使用过程中所产生的噪声小，且在高温下不易产生热分解，而影响其耐磨性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取甘蔗渣300～500g，加入盛有800～1000mL饱和石灰水的烧杯中，用玻璃棒搅拌直至甘蔗渣吸水后完全浸没于饱和石灰水中，浸泡4～6h后，过滤除去滤液，用去离子水洗涤浸泡后的甘蔗渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的甘蔗渣均匀平铺于蒸笼中，随后将蒸笼置于盛有1～2L食用陈醋的蒸锅上，加热熏蒸45～60min；
（2）待熏蒸结束，出料，使熏蒸后的甘蔗渣自然冷却至室温，再将其投入盛有600～800mL质量浓度为3～5%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，设定搅拌转速为320～360r/min，于75～80℃条件下恒温搅拌反应4～6h，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的滤渣转入75～80℃真空干燥箱中，干燥6～8h，得预处理甘蔗渣，备用；
（3）在带搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入8～12mL糠胺，10～15mL甲醛，20～30g腰果酚，随后将三口烧瓶置于65～70℃恒温水浴锅中，在520～580r/min转速下，恒温搅拌反应2～4h，再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发器中，在75～80℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得红色粘稠液，备用；
（4）称取200～250g玄武岩纤维，倒入研钵中，研磨10～15min，得玄武岩短纤维粉末；
（5）按重量份数计，在混料机中，依次加入35～45份步骤（2）备用预处理甘蔗渣，20～28份步骤（3）制备的红色粘稠液，30～40份玄武岩短纤维粉末，以1200～1400r/min转速搅拌混合10～15min，再将所得混合物料倒入模具中，随后将模具置于热压机中，以160～170℃温度，18～20MPa压力，热压10～15min，脱模，将所得材料置于120～150℃烘箱中，烘干3～5h，出料，即得车用低噪耐磨摩擦材料。
本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料摩擦系数为0.3～0.5，硬度达到100H以上，压缩强度高于140MPa，磨损率小于1.2×10-8mm3/Nm，抗冲击强度达到79.82J/cm2以上，制动时噪声小于25.2dB。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料摩擦性能佳，摩擦系数为0.3～0.5；
（2）本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料耐磨性能优越，磨损率小于1.2×10-8mm3/Nm；
（3）本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料所产生的噪声小，制动时噪声小于25.2dB。
具体实施方式
首先称取甘蔗渣300～500g，加入盛有800～1000mL饱和石灰水的烧杯中，用玻璃棒搅拌直至甘蔗渣吸水后完全浸没于饱和石灰水中，浸泡4～6h后，过滤除去滤液，用去离子水洗涤浸泡后的甘蔗渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的甘蔗渣均匀平铺于蒸笼中，随后将蒸笼置于盛有1～2L食用陈醋的蒸锅上，加热熏蒸45～60min；待熏蒸结束，出料，使熏蒸后的甘蔗渣自然冷却至室温，再将其投入盛有600～800mL质量浓度为3～5%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，设定搅拌转速为320～360r/min，于75～80℃条件下恒温搅拌反应4～6h，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的滤渣转入75～80℃真空干燥箱中，干燥6～8h，得预处理甘蔗渣，备用；再在带搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入8～12mL糠胺，10～15mL甲醛，20～30g腰果酚，随后将三口烧瓶置于65～70℃恒温水浴锅中，在520～580r/min转速下，恒温搅拌反应2～4h，再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发器中，在75～80℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得红色粘稠液，备用；接着称取200～250g玄武岩纤维，倒入研钵中，研磨10～15min，得玄武岩短纤维粉末；最后按重量份数计，在混料机中，依次加入35～45份备用预处理甘蔗渣，20～28份制备的红色粘稠液，30～40份玄武岩短纤维粉末，以1200～1400r/min转速搅拌混合10～15min，再将所得混合物料倒入模具中，随后将模具置于热压机中，以160～170℃温度，18～20MPa压力，热压10～15min，脱模，将所得材料置于120～150℃烘箱中，烘干3～5h，出料，即得车用低噪耐磨摩擦材料。
实例1
首先称取甘蔗渣500g，加入盛有1000mL饱和石灰水的烧杯中，用玻璃棒搅拌直至甘蔗渣吸水后完全浸没于饱和石灰水中，浸泡6h后，过滤除去滤液，用去离子水洗涤浸泡后的甘蔗渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的甘蔗渣均匀平铺于蒸笼中，随后将蒸笼置于盛有2L食用陈醋的蒸锅上，加热熏蒸60min；待熏蒸结束，出料，使熏蒸后的甘蔗渣自然冷却至室温，再将其投入盛有800mL质量浓度为5%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，设定搅拌转速为360r/min，于80℃条件下恒温搅拌反应6h，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的滤渣转入80℃真空干燥箱中，干燥8h，得预处理甘蔗渣，备用；再在带搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入12mL糠胺，15mL甲醛，30g腰果酚，随后将三口烧瓶置于70℃恒温水浴锅中，在580r/min转速下，恒温搅拌反应4h，再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发器中，在80℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得红色粘稠液，备用；接着称取250g玄武岩纤维，倒入研钵中，研磨15min，得玄武岩短纤维粉末；最后按重量份数计，在混料机中，依次加入45份备用预处理甘蔗渣，28份制备的红色粘稠液，40份玄武岩短纤维粉末，以1400r/min转速搅拌混合15min，再将所得混合物料倒入模具中，随后将模具置于热压机中，以170℃温度，20MPa压力，热压15min，脱模，将所得材料置于150℃烘箱中，烘干5h，出料，即得车用低噪耐磨摩擦材料。
经检测，本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料摩擦系数为0.5，硬度达到110H，压缩强度为145MPa，磨损率为1.1×10-8mm3/Nm，抗冲击强度达到79.92J/cm2，制动时噪声为24.2dB。
实例2
首先称取甘蔗渣300g，加入盛有800mL饱和石灰水的烧杯中，用玻璃棒搅拌直至甘蔗渣吸水后完全浸没于饱和石灰水中，浸泡4h后，过滤除去滤液，用去离子水洗涤浸泡后的甘蔗渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的甘蔗渣均匀平铺于蒸笼中，随后将蒸笼置于盛有1L食用陈醋的蒸锅上，加热熏蒸45min；待熏蒸结束，出料，使熏蒸后的甘蔗渣自然冷却至室温，再将其投入盛有600mL质量浓度为3%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，设定搅拌转速为320r/min，于75℃条件下恒温搅拌反应4h，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的滤渣转入75℃真空干燥箱中，干燥6h，得预处理甘蔗渣，备用；再在带搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入8mL糠胺，10mL甲醛，20g腰果酚，随后将三口烧瓶置于65℃恒温水浴锅中，在520r/min转速下，恒温搅拌反应2h，再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发器中，在75℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得红色粘稠液，备用；接着称取200g玄武岩纤维，倒入研钵中，研磨10min，得玄武岩短纤维粉末；最后按重量份数计，在混料机中，依次加入35份备用预处理甘蔗渣，20份制备的红色粘稠液，30份玄武岩短纤维粉末，以1200r/min转速搅拌混合10min，再将所得混合物料倒入模具中，随后将模具置于热压机中，以160℃温度，18MPa压力，热压10min，脱模，将所得材料置于120℃烘箱中，烘干3h，出料，即得车用低噪耐磨摩擦材料。
本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料摩擦系数为0.3，硬度达到108H，压缩强度为145MPa，磨损率为1.18×10-8mm3/Nm，抗冲击强度达到80.82J/cm2，制动时噪声为24.2dB。
实例3
首先称取甘蔗渣400g，加入盛有900mL饱和石灰水的烧杯中，用玻璃棒搅拌直至甘蔗渣吸水后完全浸没于饱和石灰水中，浸泡5h后，过滤除去滤液，用去离子水洗涤浸泡后的甘蔗渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的甘蔗渣均匀平铺于蒸笼中，随后将蒸笼置于盛有1L食用陈醋的蒸锅上，加热熏蒸50min；待熏蒸结束，出料，使熏蒸后的甘蔗渣自然冷却至室温，再将其投入盛有700mL质量浓度为4%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，设定搅拌转速为330r/min，于77℃条件下恒温搅拌反应5h，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液成中性，再将洗涤后的滤渣转入77℃真空干燥箱中，干燥7h，得预处理甘蔗渣，备用；再在带搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入10mL糠胺，12mL甲醛，25g腰果酚，随后将三口烧瓶置于67℃恒温水浴锅中，在530r/min转速下，恒温搅拌反应3h，再将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发器中，在77℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得红色粘稠液，备用；接着称取225g玄武岩纤维，倒入研钵中，研磨12min，得玄武岩短纤维粉末；最后按重量份数计，在混料机中，依次加入40份备用预处理甘蔗渣，26份制备的红色粘稠液，35份玄武岩短纤维粉末，以1300r/min转速搅拌混合12min，再将所得混合物料倒入模具中，随后将模具置于热压机中，以165℃温度，19MPa压力，热压12min，脱模，将所得材料置于130℃烘箱中，烘干4h，出料，即得车用低噪耐磨摩擦材料。
经检测，本发明制备的车用低噪耐磨摩擦材料摩擦系数为0.4，硬度达到112H，压缩强度为145MPa，磨损率为1.1×10-8mm3/Nm，抗冲击强度达到81.82J/cm2，制动时噪声为24.2dB。