本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种摩擦材料及其制备方法。
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)。摩擦材料是这种制动或。传动装置上的关键性部件，然而现有的摩擦材料普遍存在强度较差、噪音严重的问题。
汽车刹车片是机动车制动器的关键零件，关系到汽车运行的安全性，其发展与汽车的发展密切相关。汽车刹车片的作用是吸收汽车的动能，将汽车的动能转化为热能和其它形式的能量，从而使汽车制动，其性能好坏决定了制动的可靠性和稳定性。
随着我国汽车工业的迅猛发展，汽车的功率、速度和载荷日益提高，运行工况条件日益严峻，因此对汽车制动摩擦材料也提出了更高的要求，如适宜而稳定的摩擦系数、良好的耐磨性能、抗粘着性、不易擦伤对偶件、优异的机械强度及物理性能、低成本等。
传统的石棉制动材料，由于在摩擦制动过程中受热分解产生热衰退及具有的毒性缺陷，其已被许多国家严禁生产和使用，从而寻找合适的替代产品是刹车片行业必须要解决的关键问题。目前，半金属复合材料、钢纤维、铜纤维、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等材料被研发并应用于摩擦材料的生产之中。但是半金属制动片存在易锈蚀、高发热以及造价高、摩擦噪声等缺陷；钢纤维、铜纤维密度大并易于腐蚀氧化；玻璃纤维质地较脆；芳纶纤维和碳纤维虽然性能优越但是价格昂贵。因此，开发新型的具有价格低廉、制动性能强及摩擦系数稳定的新型摩擦材料具有重要的现实意义。
中国专利201610583856.5一种摩擦材料及其制备方法，采用如下原料制备：铁锌合金粉、聚醚醚酮、硫化钨、硫化钼、球形石墨、羰基镍粉、碳化锆、碳化钽、酚醛树脂、余量为埃洛石纳米管。其中，埃洛石纳米管具有优良的散热性能，但是价格昂贵；铁锌合金粉可以有效的提高摩擦材料的硬度、抗压强度、冲击韧性以及摩擦性能，但是合金与其他材料的结合力较弱，使得摩擦材料整体强度降低。此发明将上述组分进行组合，各个成分相互作用、相互影响，制备的摩擦材料在价格成本上并没有降低、提高了摩擦性格，由于合金的加入，摩擦材料硬度增大，使用寿命减短。
中国专利201410604122.1公开一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒及其制备方法，改性摩擦颗粒主要由如下以质量分数计的组分制成：氧化铝+二氧化锆20～30％，美国帕马黑粉+荷兰d粉20～30％，硫化锰+硫化锌+硫化铜10～20％，未膨胀的银白色蛭石粉+石墨7～15％，丁腈橡胶+丁苯橡胶12～18％，液体树脂+丁腈胶乳3～5％，以及性能调节剂5～10％，橡胶助剂0.5～1％。此发明的改性摩擦颗粒应用到摩擦材料中制得的制动器衬片具有良好的气孔率和较低的硬度，在测试过程中和实际使用过程中，没有噪音，制动脚感舒适，反应灵敏，原料选择成本较高，同时制备工艺复杂，对于抗压摩擦材料的应用不能满足。
因此，本发明针对以上问题，发明一种可以克服传统的摩擦材料一般存在强度差、易氧化、耐磨性差等缺点；由于摩擦材料的使用的范围广、频率高，因此使用一段时间后，摩擦材料就容易出现破损、断裂、氧化等问题，影响摩擦材料继续使用。因此，研发一种摩擦材料，改善以上问题是十分有必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种摩擦材料，针对性改善目前摩擦材料存在强度差、易氧化、耐磨性差等缺点，而且制作工艺复杂，耗材耗时严重，生产成本高的问题，本发明摩擦材料具有特殊弹性效果，可以改变传统的摩擦材料性能问题，同时提高摩擦材料的耐磨性能，而且质地轻，环保抗氧化，耐高压，选料的特殊性还以有效的避免摩擦产生的噪音污染。
为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：
一种摩擦材料，由以下重量份的原料组成：合成纤维20份～40份，氧化镁1份～3份，氧化铝1份～3份，硫酸钡20份～30份，氧化硼2份～6份，碳酸氢钠2份～3份，叔丁基对苯二酚1份～6份，乙醇1份～3份，结构增强剂2份～5份；合成纤维为聚氧乙烯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、聚丙烯酸酯纤维、聚酰胺纤维中的一种或者组合；结构增强剂为丁苯橡胶、摩擦粉、氧化铁和石墨的组合物。
进一步的，摩擦材料由以下重量份的原料组成：合成纤维25份～36份，氧化镁1份～2份，氧化铝2份～3份，硫酸钡24份～28份，氧化硼4份～6份，碳酸氢钠2份～3份，叔丁基对苯二酚2份～6份，乙醇1份～2份，结构增强剂2份～4份。
更进一步的，摩擦材料由以下重量份的原料组成：合成纤维32份，氧化镁2份，氧化铝1.5份，硫酸钡24份，氧化硼3份，碳酸氢钠2.2份，叔丁基对苯二酚3.2份，乙醇1.6份，结构增强剂3.6份。
进一步的，结构增强剂中丁苯橡胶、摩擦粉、氧化铁和石墨的重量比为：1：2：1.5：2。
根据本发明的另一目的，在于提供一种上述摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
s10，制备叔丁基对苯二酚的乙醇溶液，并加入所述重量份的合成纤维，充分震荡后，过滤并干燥，得到改性合成纤维；采用叔丁基对苯二酚的乙醇溶液对合成纤维改性，得到的改性合成纤维，具备高强度和良好的韧性，抗压能力提高；
s20，制备氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，并添加到s10得到的改性合成纤维中，并加入所述重量份的结构增强剂混合均匀，制成片状摩擦材料半成品；结构增强剂可以促进氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物和改性合成纤维的良好结合，作用力强，结构稳定，提高耐磨性；
s30，将所述重量份的碳酸氢钠和硫酸钡混合均匀，待s20得到的摩擦材料半成品冷却后，在表面涂覆一层碳酸氢钠和硫酸钡的混合物，热压后得到所述摩擦材料。摩擦材料表层的碳酸氢钠和硫酸钡混合物在热压过程中，部分分解，形成表面凹凸，增强摩擦性，保护内层摩擦材料，增强抗压能力，同时热压减小摩擦材料内应力，制备的摩擦材料结构更加稳定，性能更好。
进一步的，s10具体操作为：
s11，用所述重量份的乙醇溶解所述重量份的叔丁基对苯二酚形成叔丁基对苯二酚的乙醇溶液；
s12，在所述重量份的合成纤维中加入s11得到的叔丁基对苯二酚的乙醇溶液，于振荡器中震荡0.5h～1h，震荡后静置20min～30min；
s13，静置后过滤，并在温度为85℃～95℃条件下干燥3h～4h，得到改性合成纤维。
更进一步的，s10中，合成纤维的长度为100nn～120nm。
进一步的，s20具体操作为：
s21，称取所述重量份的氧化硼，在温度为450℃～465℃条件下熔融后加入所述重量份的氧化镁和氧化铝，以2500r/min～3000r/min的转速搅拌1h～1.5h，冷却至160℃～180℃得到氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物；氧化硼熔融后融入氧化镁和氧化铝形成的混合物，增强本发明摩擦材料的强度和耐磨性；
s22，向s10得到的改性合成纤维中添加s21得到的氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，并加入所述重量份的结构增强剂，以1500r/min～2000r/min的转速混合均匀，同时以5℃/min～10℃/min的速率保温至145℃～165℃，注入模具制成片状摩擦材料半成品。
进一步的，s30中，冷却速率为10℃/min～15℃/min。
更进一步的，s30中，热压操作的工艺条件为：热压操作的温度为95℃～105℃，压力为0.2mpa～0.3mpa。
本发明的优点和有益效果是：
1.本发明公开的摩擦材料，通过添加氧化硼和氧化镁、氧化铝等原料，氧化硼熔融状态与金属氧化物形成稳定的混合物，有效提高摩擦材料的强度和耐磨性，同时与改性合成纤维和结构增强剂作用，增强摩擦材料的内部结合力，从根本上提高摩擦性能，适用范围广；
2.本发明公开的摩擦材料中，改善原材料配比，通过添加氧化硼等金属氧化物，提高所制备的摩擦材料在机械制动系统中的知名度和应用范围，本发明摩擦材料具有特殊弹性效果，可以改变传统的摩擦材料性能问题，同时提高摩擦材料的耐磨性能，质地轻，环保抗氧化，耐高压，选料的特殊性还以有效的避免摩擦产生的噪音污染。
3.本发明结合现代先进工艺，制备方法简单、加工成本低、效果显著，所制备的摩擦材料质量好、功能多，能持久保持良好的耐磨性，方便、安全使用。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种摩擦材料
原料以及配料组成：(单位：g)
合成纤维200g，氧化镁10g，氧化铝10g，硫酸钡200g，氧化硼20g，碳酸氢钠20g，叔丁基对苯二酚10g，乙醇10g，结构增强剂20g。
上述原料组成中合成纤维为聚氧乙烯纤维；结构增强剂中丁苯橡胶、摩擦粉、氧化铁和石墨的重量比为：1：2：1.5：2。
通过如下方法制备：
s10，用所述重量份的乙醇溶解所述重量份的叔丁基对苯二酚形成叔丁基对苯二酚的乙醇溶液，向叔丁基对苯二酚的乙醇溶液中加入所述重量份的聚氧乙烯纤维，于振荡器中震荡0.5h，震荡后静置20min，静置后过滤，并在温度为85℃条件下干燥3h，得到改性聚氧乙烯纤维；
上述操作中，聚氧乙烯纤维的长度为100nm。
s20，称取所述重量份的氧化硼，在温度为450℃条件下熔融后加入所述重量份的氧化镁和氧化铝，以2500r/min的转速搅拌1h，冷却至160℃得到氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，向s10得到的改性聚氧乙烯纤维中加入氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，并加入所述重量份的结构增强剂，以1500r/min的转速混合均匀，同时以5℃/min的速率保温至145℃，注入模具制成片状摩擦材料半成品；
s30，将所述重量份的碳酸氢钠和硫酸钡混合均匀，待s20得到的摩擦材料半成品以10℃/min的速率冷却后，在表面涂覆一层碳酸氢钠和硫酸钡的混合物，在温度为95℃，压力为0.2mpa的条件下热压得到所述摩擦材料。
上述操作中，碳酸氢钠和硫酸钡的混合物涂覆层的厚度为0.5cm。
实施例2
一种摩擦材料
原料以及配料组成：(单位：g)
合成纤维400g，氧化镁30g，氧化铝30g，硫酸钡300g，氧化硼60g，碳酸氢钠30g，叔丁基对苯二酚60g，乙醇30g，结构增强剂50g。
上述原料组成中合成纤维为聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维；结构增强剂中丁苯橡胶、摩擦粉、氧化铁和石墨的重量比为：1：2：1.5：2。
通过如下方法制备：
s10，用所述重量份的乙醇溶解所述重量份的叔丁基对苯二酚形成叔丁基对苯二酚的乙醇溶液，向叔丁基对苯二酚的乙醇溶液中加入所述重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维，于振荡器中震荡1h，震荡后静置30min，静置后过滤，并在温度为95℃条件下干燥4h，得到改性聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维；
上述操作中，聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维的长度为120nm。
s20，称取所述重量份的氧化硼，在温度为465℃条件下熔融后加入所述重量份的氧化镁和氧化铝，以2500～3000r/min的转速搅拌1.5h，冷却至180℃得到氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，向s10得到的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维中加入氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，并加入所述重量份的结构增强剂，以2000r/min的转速混合均匀，同时以10℃/min的速率保温至165℃，注入模具制成片状摩擦材料半成品；
s30，将所述重量份的碳酸氢钠和硫酸钡混合均匀，待s20得到的摩擦材料半成品以15℃/min的速率冷却后，在表面涂覆一层碳酸氢钠和硫酸钡的混合物，在温度为105℃，压力为0.3mpa条件下，热压得到所述摩擦材料。
上述操作中，碳酸氢钠和硫酸钡的混合物涂覆层的厚度为0.8cm。
实施例3
一种摩擦材料
原料以及配料组成：(单位：g)
合成纤维250g，氧化镁10g，氧化铝20g，硫酸钡240g，氧化硼40g，碳酸氢钠20g，叔丁基对苯二酚20g，乙醇10g，结构增强剂20g。
上述原料组成中合成纤维为聚丙烯酸酯纤维；结构增强剂中丁苯橡胶、摩擦粉、氧化铁和石墨的重量比为：1：2：1.5：2。
通过如下方法制备：
s10，用所述重量份的乙醇溶解所述重量份的叔丁基对苯二酚形成叔丁基对苯二酚的乙醇溶液，向叔丁基对苯二酚的乙醇溶液中加入所述重量份的聚丙烯酸酯纤维，于振荡器中震荡0.6h，震荡后静置25min，静置后过滤，并在温度为90℃条件下干燥3.5h，得到改性聚丙烯酸酯纤维；
上述操作中，聚丙烯酸酯纤维的长度为110nm。
s20，称取所述重量份的氧化硼，在温度为458℃条件下熔融后加入所述重量份的氧化镁和氧化铝，以2800r/min的转速搅拌1.2h，冷却至165℃得到氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，向s10得到的改性聚丙烯酸酯纤维中加入氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，并加入所述重量份的结构增强剂以1800r/min的转速混合均匀，同时以8℃/min的速率保温至150℃，注入模具制成片状摩擦材料半成品；
s30，将所述重量份的碳酸氢钠和硫酸钡混合均匀，待s20得到的摩擦材料半成品以12℃/min的速率冷却后，在表面涂覆一层碳酸氢钠和硫酸钡的混合物，在温度为100℃，压力为0.2mpa条件下，热压得到所述摩擦材料。
上述操作中，碳酸氢钠和硫酸钡的混合物涂覆层的厚度为0.6cm。
实施例4
一种摩擦材料
原料以及配料组成：(单位：g)
合成纤维360g，氧化镁20g，氧化铝30g，硫酸钡280g，氧化硼60g，碳酸氢钠30g，叔丁基对苯二酚56g，乙醇20g，结构增强剂40g。
上述原料组成中合成纤维为聚酰胺纤维；结构增强剂中丁苯橡胶、摩擦粉、氧化铁和石墨的重量比为：1：2：1.5：2。
通过如下方法制备：
s10，用所述重量份的乙醇溶解所述重量份的叔丁基对苯二酚形成叔丁基对苯二酚的乙醇溶液，向叔丁基对苯二酚的乙醇溶液中加入所述重量份的聚酰胺纤维，于振荡器中震荡0.8h，震荡后静置25min，静置后过滤，并在温度为90℃条件下干燥3.5h，得到改性聚酰胺纤维；
上述操作中，聚酰胺纤维的长度为100nm。
s20，称取所述重量份的氧化硼，在温度为460℃条件下熔融后加入所述重量份的氧化镁和氧化铝，以2600r/min的转速搅拌1.2h，冷却至175℃得到氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，向s10得到的改性聚酰胺纤维中加入氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，并加入所述重量份的结构增强剂以1600r/min的转速混合均匀，同时以8℃/min的速率保温至160℃，注入模具制成片状摩擦材料半成品；
s30，将所述重量份的碳酸氢钠和硫酸钡混合均匀，待摩擦材料半成品一12℃/min的速率冷却后，在表面涂覆一层碳酸氢钠和硫酸钡的混合物，在温度为102℃，压力为0.3mpa条件下，热压得到所述摩擦材料。
上述操作中，碳酸氢钠和硫酸钡的混合物涂覆层的厚度为0.7cm。
实施例5
一种摩擦材料
原料以及配料组成：(单位：g)
合成纤维320g，氧化镁20g，氧化铝15g，硫酸钡240g，氧化硼30g，碳酸氢钠22g，叔丁基对苯二酚32g，乙醇16g，结构增强剂36g。
上述原料组成中合成纤维为聚丙烯酸酯纤维和聚酰胺纤维的组合；结构增强剂中丁苯橡胶、摩擦粉、氧化铁和石墨的重量比为：1：2：1.5：2。
通过如下方法制备：
s10，用所述重量份的乙醇溶解所述重量份的叔丁基对苯二酚形成叔丁基对苯二酚的乙醇溶液，向叔丁基对苯二酚的乙醇溶液中加入所述重量份的聚丙烯酸酯纤维和聚酰胺纤维，于振荡器中震荡0.8h，震荡后静置30min，静置后过滤，并在温度为90℃条件下干燥4h，得到改性聚丙烯酸酯纤维和聚酰胺纤维；
上述操作中，聚丙烯酸酯纤维和聚酰胺纤维的长度为120nm。
s20，称取所述重量份的氧化硼，在温度为462℃条件下熔融后加入所述重量份的氧化镁和氧化铝，以2500r/min的转速搅拌1.2h，冷却至165℃得到氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，向s10得到的改性聚丙烯酸酯纤维和聚酰胺纤维中加入氧化镁、氧化铝和氧化硼的混合物，并加入所述重量份的结构增强剂以1500r/min的转速混合均匀，同时以8℃/min的速率保温至155℃，注入模具制成片状摩擦材料半成品；
s30，将碳酸氢钠和硫酸钡混合均匀，待摩擦材料半成品以12℃/min的速率冷却后，在表面涂覆一层碳酸氢钠和硫酸钡的混合物，在温度为102℃，压力为0.2mpa条件下，热压得到所述摩擦材料。
上述操作中，碳酸氢钠和硫酸钡的混合物涂覆层的厚度为0.5cm。
实验例
采用上述各实施例1～5制备得到的摩擦材料和普通市售摩擦片，用于摩擦材料基本性能的研究对比，进一步证实本发明摩擦材料的性能：
测试1：按照gb5763-1998对所制备的摩擦材料和普通市售摩擦材料进行了升温和降温过程中盘温为100～350℃时对摩5000转的摩擦系数和磨损率的测定，其相应的结果见表1：
表1本发明实施例1～5制备的摩擦材料的性能检测结果
从1的结果可以看出，通过以上实验数据结果可以看出，本发明的摩擦材料与普通市售摩擦片的摩擦系数一致，但在温度升高和降低过程中，摩擦系数稳定性优于普通市售摩擦片，磨损率低于普通市售摩擦片，本发明摩擦材料在行车制动过程中制动性能更加优良。
此外，本发明提供的摩擦材料亦可以有效抗压，防止氧化，降低摩擦噪音污染，适用范围广。
以上仅为本发明的优选实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。