一種石墨烯改性的摩擦材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，屬于摩擦材料【技術(shù)領(lǐng)域】。包括如下步驟：第1步、按重量份計(jì)，將氧化石墨烯10～20份與碳粉20～30份的混合物分散于160～200份水中，再加入納米Cu粉15～30份、納米Si粉30～50份、MgO粉5～10份，混合均勻；第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物；第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，得到摩擦材料。本發(fā)明提供的摩擦材料通過(guò)由石墨烯進(jìn)行改性，具有良好的強(qiáng)度和摩擦系數(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種石墨烯改性的摩擦材料的制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，屬于摩擦材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 摩阻材料是以高摩擦因數(shù)為特征的一類(lèi)功能復(fù)合材料?，F(xiàn)代摩阻材料是機(jī)械、車(chē) 輛、航空等組成離合器及摩擦式制動(dòng)器的重要材料。離合器摩阻材料和制動(dòng)器的作用是傳 動(dòng)和制動(dòng)，都是借助于摩擦的阻力而促使兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的偶件，能在很短的時(shí)間就消除相 對(duì)的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)這樣的交通工具，摩擦制動(dòng)器更是極其關(guān)鍵的重要組成機(jī) 構(gòu)部件。
[0005] 基于以往的文獻(xiàn)和報(bào)道，對(duì)摩阻材料的功能要求總結(jié)如下：（1)穩(wěn)定的動(dòng)摩擦系 數(shù)和靜摩擦系數(shù)；(2)在摩擦材料應(yīng)用周期中的磨損率具有較為穩(wěn)定的特點(diǎn)；(3)輕質(zhì)量、 低密度，可以減少整個(gè)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量；(4)熱容量大，熱物理性能優(yōu)良，有很好的導(dǎo)熱性；
[5] 機(jī)械性能良好，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性在高溫下能較好的體現(xiàn)；(6)制動(dòng)過(guò)程中能減少 振動(dòng)和產(chǎn)生噪音；（7)較低的成本，且生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。
[0006] 摩阻材料是一種以摩擦為主要功能（制動(dòng)、傳動(dòng)、控速）的多元體系復(fù)合材料，通 常由三部分材料組成；①粘合劑（酚醛樹(shù)脂或其改性物、合成橡膠），構(gòu)成材料的基體，②增 強(qiáng)纖維（石棉、玻纖、鋼纖維等）；③摩擦性能調(diào)節(jié)劑（無(wú)機(jī)及有機(jī)填料）。工作時(shí)主要承受 反復(fù)變化的應(yīng)力場(chǎng)及熱力場(chǎng)作用。
[0007] 在現(xiàn)階段廣泛使用的摩阻材料中，依據(jù)基體的不同，大概可分為金屬基、C/C基、 樹(shù)脂基和陶瓷基四大類(lèi)。其中，C/SiC摩阻材料具有密度低，強(qiáng)度高，韌性好，導(dǎo)熱性好， 熱膨脹小，高溫性能和抗氧化性好等一系列優(yōu)異性能，尤其具有摩擦系數(shù)高而且穩(wěn)定，濕 態(tài)摩擦系數(shù)衰減小，磨損小，制動(dòng)比大，剎車(chē)系統(tǒng)體積小等優(yōu)點(diǎn)，能保障動(dòng)力機(jī)械在高速 度、大功率時(shí)的剎車(chē)安全性；能大幅度提高剎車(chē)效率及剎車(chē)片的使用壽命。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) 201210110949公開(kāi)了一種一種C/SiC復(fù)合材料的制備方法，通過(guò)沉積SiC層、浸漬浙青、碳 化、氣相滲硅制備得到，該方法制備步驟復(fù)雜。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200710165469,摩擦制動(dòng)材料 的制備方法，其中，該方法包括將短炭纖維、粘結(jié)劑、硅粉和石墨粉混合，得到混合物；將該 混合物成型，得到成型坯；在惰性氣氛中，將該成型坯燒結(jié)。但是該方法制備到的摩擦材料 的摩擦性能不高。
[0008]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是C/SiC摩擦材料的強(qiáng)度、摩擦系數(shù)不高的問(wèn)題，提供 了一種石墨烯改性的摩擦材料的制備方法。
[0010] 技術(shù)方案： 一種石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計(jì)，將氧化石墨烯10?20份與碳粉20?30份的混合物分散于160? 200份水中，再加入納米Cu粉15?30份、納米Si粉30?50份、MgO粉5?10份，混合 均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，得到摩擦材料。
[0011] 優(yōu)選地,第3步中的燒結(jié)溫度是1400?1600°C，氬氣氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間0. 5? 2h ； 優(yōu)選地，第1步中，在水中還加入Ti粉4?8份。
[0012] 優(yōu)選地，第2步中，在混合物料中還需要加入碳酸氫鈉10?15份。
[0013] 優(yōu)選地，第2步中，在混合物料中還需要加入可再分散乳膠粉1?3份。
[0014] 優(yōu)選地，所述的可再分散乳膠粉是指乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯-叔碳 酸乙烯共聚物、丙稀酸共聚物中的一種。
[0015] 優(yōu)選地，第2步中，在混合物料中還需要加入卵磷脂0. 3?0. 5份。
[0016] 優(yōu)選地，第1步中的MgO是經(jīng)過(guò)硬脂酸改性得到的。
[0017] 有益效果 本發(fā)明提供的摩擦材料通過(guò)由石墨烯進(jìn)行改性，具有良好的強(qiáng)度和摩擦系數(shù)。
[0018]

【具體實(shí)施方式】
[0019] 實(shí)施例1 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法 第1步、將氧化石墨烯20Kg與碳粉30Kg的混合物分散于200Kg水中，再加入納米Cu 粉30Kg、納米Si粉50Kg、MgO粉10Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是160(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間〇. 5h，得到摩擦材料。
[0020] 實(shí)施例2 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法 第1步、將氧化石墨烯20Kg與碳粉30Kg的混合物分散于200Kg水中，再加入納米Cu 粉30Kg、納米Si粉50Kg、MgO粉10Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是160(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間2h，得到摩擦材料。
[0021] 實(shí)施例3 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于180Kg水中，再加入納米Cu 粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉70Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是150(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間〇. lh，得到摩擦材料。
[0022] 優(yōu)選地，第1步中，在水中還加入Ti粉4?8Kg。
[0023] 優(yōu)選地，第2步中，在混合物料中還需要加入碳酸氫鈉10?15Kg。
[0024] 優(yōu)選地，第1步中的MgO是經(jīng)過(guò)硬脂酸改性得到的。
[0025] 實(shí)施例4 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于180Kg水中，再加入納米Cu 粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉7Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是150(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間〇. lh，得到摩擦材料。
[0026] 實(shí)施例5 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于180Kg水中，再加入納米Cu 粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉6Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是140(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間2h，得到摩擦材料。
[0027] 實(shí)施例6 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于190Kg水中，再加入納米Cu 粉30Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉5Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是160(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間lh，得到摩擦材料。
[0028] 實(shí)施例7 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，與實(shí)施例3的區(qū)別在于：第1步中，在水中還加入 Ti 粉 6Kg。
[0029] 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于ISOKg水中，再加入納米 Cu粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉7Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是150(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間lh，得到摩擦材料。
[0030] 實(shí)施例8 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，與實(shí)施例3的區(qū)別在于：第2步中，在混合物料中 需要加入碳酸氫鈉10?15Kg。
[0031] 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于ISOKg水中，再加入納米 Cu粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉7Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是1500°C，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間lh，得到摩擦材料。
[0032] 實(shí)施例9 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，與實(shí)施例3的區(qū)別在于：第1步中的MgO是經(jīng)過(guò)硬 脂酸改性得到的，改性步驟是：取硬脂酸，放入容器中，加熱使熔化，之后加熱至160°C，再 加入氧化鎂，控制漿料的濃度是10%，轉(zhuǎn)速l〇〇〇r/min，保持2小時(shí)，過(guò)濾，洗滌，于IKTC下烘 干，即可。
[0033] 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于ISOKg水中，再加入納米 Cu粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉7Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是150(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間lh，得到摩擦材料。
[0034] 實(shí)施例10 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，與實(shí)施例9的區(qū)別在于：第2步中，在混合物料中 還需要加入可再分散乳膠粉。
[0035] 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于180Kg水中，再加入納米 Cu粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉7Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料中加入可再分散乳膠粉(醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物2 Kg)進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是150(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間lh，得到摩擦材料。
[0036] 實(shí)施例11 石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，與實(shí)施例10的區(qū)別在于：第2步中，在混合物料中 還需要加入卵磷脂。
[0037] 第1步、將氧化石墨烯15Kg與碳粉25Kg的混合物分散于180Kg水中，再加入納米 Cu粉25Kg、納米Si粉40Kg、MgO粉7Kg，混合均勻； 第2步、將得到的混合物料中加入可再分散乳膠粉(醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物2 Kg)和卵磷脂0. 4Kg，進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物； 第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度是150(TC，氬氣 氣氛保護(hù)，保溫時(shí)間lh，得到摩擦材料。
[0038] 性能試驗(yàn)

【權(quán)利要求】
1. 一種石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：第1步、按重 量份計(jì)，將氧化石墨烯10?20份與碳粉20?30份的混合物分散于160?200份水中，再 加入納米Cu粉15?30份、納米Si粉30?50份、MgO粉5?10份，混合均勻；第2步、將 得到的混合物料進(jìn)行球磨后，干燥，得到干燥物；第3步、將干燥物壓制成坯之后，在高溫真 空爐中進(jìn)行燒結(jié)，得到摩擦材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第3步中 的燒結(jié)溫度是1400?1600°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第3步中 采用氬氣氣氛保護(hù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第3步中 的保溫時(shí)間0. 5?2h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第1步中， 在水中還加入Ti粉4?8份。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第1步中 的MgO是經(jīng)過(guò)硬脂酸改性得到的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第2步中， 在混合物料中還需要加入碳酸氫鈉10?15份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第2步中， 在混合物料中還需要加入可再分散乳膠粉1?3份。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：所述的可 再分散乳膠粉是指乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物、丙稀酸共聚 物中的一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的石墨烯改性的摩擦材料的制備方法，其特征在于：第2步 中，在混合物料中還需要加入卵磷脂0. 3?0. 5份。
【文檔編號(hào)】C09K3/14GK104371648SQ201410506070
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】張學(xué)平, 朱忠海 申請(qǐng)人:蘇州長(zhǎng)盛機(jī)電有限公司