1.本发明属于摩擦材料领域，涉及一种芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料及制备方法，尤其涉及一种芳纶/碳纤维混编两向织物(以下简称芳/碳混编织物)增强湿式摩擦材料的制备方法。
背景技术：2.湿式摩擦材料指工作于润滑介质(主要是润滑油)中，依靠摩擦作用来实现制动和传动功能的部件材料，主要应用于自动变速器、差速器、扭矩管理器和同步器等湿式传动系统中。
3.随着汽车向大功率高转速方向发展，目前采用的同步器摩擦材料已经不能满足对同步器换挡性能的要求，新型的高转速用摩擦材料亟需开发。同步器齿环所用碳纤维增强摩擦材料是在对偶钢环的表面粘接一层碳纤维增强树脂基复合材料。
4.文献“公开号为cn101805589a的中国专利”公开了一种高性能环保纸基摩擦材料原纸及摩擦片的制作方法，摩擦材料的组分包括：碳纤维7-15％、短切芳纶纤维5-10％、芳纶浆粕5-10％和竹纤维浆9-30％；硅藻土10-20％和腰果壳粉8-12％；摩擦性能调节剂采用：橡胶颗粒2-4％、碳酸钙5-10％和片状石墨10-15％；黏结剂采用：氟橡胶1-2％、硅酮树脂3-15％和酚醛树脂3-15％。该发明通过在纸基摩擦材料中同时引入短切芳纶纤维和碳纤维以及芳纶浆粕来达到有效地提高其摩擦系数，调节动静摩擦系数比，降低摩擦片磨耗率的目的。但是混杂短切纤维增强的纸基摩擦材料一般仅适用于中、低载荷工况条件下，在高转速、大压力以及润滑不充分等非正常条件下易失效和产生分层破坏(剪切力作用下)。此类混杂纤维增强纸基摩擦材料还存在：磨损率较高(1.55
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)、各组分之间的界面结合较差、材料组分均质化程度低以及由此所导致的摩擦稳定性较差等问题。
5.文献“公开号为cn103570956a的中国专利”公开了一种碳布增强湿式摩擦材料的制备方法，以碳纤维布和改性酚醛树脂为原料，将预处理过的碳布在水热温度80-120℃的条件下处理1-4小时后用去离子水清洗烘干，改性酚醛树脂溶于无水乙醇中，将处理过后的碳布浸入8-10分钟，取出自然晾干后采用硫化机热压成型得到碳纤维表面改性的碳布增强湿式摩擦材料。该发明通过在水热条件下，对碳布表面进行氧化处理，具有设备简单、高效、腐蚀均匀和制备的碳布表面含氧量高等优点，降低了孔隙率，从而改善了碳布与树脂基体的结合，有效调控碳布增强树脂基湿式摩擦材料的摩擦磨损性能。但是此类碳织物增强湿式摩擦材料仍然存在：大扭转力矩工况条件下摩擦系数低、纤维与基体之间界面结合较差以及由此所导致的摩擦系数不稳定、磨损率较高(7.85
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)、在高转速和大载荷等工况条件下易失效、和对偶钢坏粘接效果差等问题。
6.查阅目前关于织物增强湿式摩擦材料的研究结果可以发现：二维织物增强湿式摩擦材料中的增强体基本为碳纤维织物，结构组成较为单一。相较织物增强湿式摩擦材料而言，纸基摩擦材料就有着更为丰富和多元化的组分体系，并且在原有研究基础上制备出了
成熟的三元(芳纶浆粕、短切碳纤维、纸纤维)增强纸基摩擦材料面向实际应用。通过纸基摩擦材料在湿式工况条件下的研究应用可以发现：以芳/碳二元体系作为增强体的摩擦材料有着十分优异的摩擦学性能，这一组分体系既能够发挥短切碳纤维的优异性能，同时也可以通过芳纶纤维(浆粕)来改善其摩擦系数和磨损率等摩擦学性能。如何有效、可靠的在碳织物体系内引入芳纶纤维成为一个值得探究的问题。目前，尚未有关于芳/碳混编织物增强树脂基湿式摩擦材料的专利报导。
7.芳/碳混编织物是利用碳纤维、芳纶纤维各自的特性混合纺织而成的新型纤维机织物。
技术实现要素：8.要解决的技术问题
9.为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料及制备方法，发明的目的在于基于同步器齿环用湿式摩擦材料的要求，提供一种有效改善此类摩擦材料缺陷的新型湿式摩擦材料及其制备方法；经过织物预处理、摩擦材料预制体制备、预制体树脂浸渍、硫化机热压成型等工艺路线，制备出芳/碳混编织物增强树脂基湿式摩擦材料。
10.该摩擦材料可在一定程度上解决原有同步器齿环用湿式摩擦材料的摩擦系数低、磨损率高等问题。
11.技术方案
12.一种芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料，其特征在于：包括作为材料骨架的芳/碳混编织物作为增强体和热固性树脂，各组分的重量份数为：70～90份的芳/碳混编织物，10～30份的热固性树脂。
13.所述芳/碳混编织物为：两向一比一芳/碳混编织物或三碳一芳混编织物。
14.所述两向一比一芳/碳混编织物经纱为纯碳纤维，纬纱为纯芳纶纤维，经纱与纬纱纤维束均无交错排布现象。
15.所述三碳一芳混编织物经纱与纬纱均为每三束碳纤维排列一束芳纶纤维，二者按照3∶1关系交错排布。
16.所述热固性树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
17.一种制备所述芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料的方法，其特征在于步骤如下：
18.步骤1：将热固性树脂溶于无水乙醇中，搅拌静置后得溶液a；
19.步骤2：将芳/碳混编织物裁剪成长方形状然后用线锁边，将锁好边的芳/碳混编织物置于盛有丙酮的容器中浸泡24小时后取出，晾干得样品a；
20.步骤3：将样品a用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，然后将清洗过的样品a置于干燥箱内75℃烘干得到样品b；
21.步骤4：将样品b浸于超声处理至均匀的溶液a中一段时间，取出并晾干得样品c；
22.步骤5：将样品c置于硫化机上热压成型，得到芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料。
23.所述芳/碳混编织物的长方形状尺寸为5cm
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10cm。
24.所述干燥箱内75℃烘干时间为10小时。
25.所述溶液a在浸渍使用前超声处理至均匀。
26.所述热压成型的条件为：热压温度为170℃，热压时间为5-10分钟，热压压力为5-10mpa。
27.有益效果
28.本发明提出的一种芳纶/碳纤维混编两向织物增强湿式摩擦材料及制备方法，涉及一种芳纶/碳纤维混编两向织物(以下简称芳/碳混编织物)增强湿式摩擦材料的制备方法，以芳/碳(1∶1)混编织物和三碳一芳混编织物作为增强体，开辟出一种全新的织物增强湿式摩擦材料组分体系。本发明以树脂基复合材料制备工艺为基础，以芳/碳混编织物和改性酚醛树脂为原料，将预处理过的芳/碳混编织物用去离子水和无水乙醇交替清洗、烘干，然后将其浸入酚醛树脂溶液中一段时间，取出自然晾干后再用平板硫化机热压固化得到芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料。芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料综合了两种纤维的优点，充分发挥复合材料的混杂效应，从而有助于解决湿式摩擦材料耐磨性差、动摩擦系数较低等问题。本发明制备的摩擦材料经hsr-2m型高速往复式摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能，测试结果显示该摩擦材料相较传统的碳纤维织物增强复合材料摩擦系数提升了约9.5％左右，磨损率从7.85
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降低至4.99
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。芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料不但摩擦磨损性能优异，且在贴片适形度、浸渍效率、降低原材料成本等方面也有着较为突出的表现。
29.本发明的有益效果为：
30.(1)芳纶纤维和碳纤维的混杂能够有效避免单一纤维增强体所存在的缺陷，既保留了碳纤维优异的力学性能和突出的导热性能，又同时兼具了芳纶纤维的高系数、高耐磨性、耐腐蚀性、能产生细小分枝、比表面积大、柔性较好等特点。并且能够通过碳纤维和芳纶纤维之间的交互与结合作用(芳纶纤维相较碳纤维柔性更好、比表面积更大，容易依附在碳纤维表面)进一步增强复合材料的性能，充分利用不同类型纤维的优点，制备出综合性能优异的织物增强湿式摩擦材料。
31.(2)芳纶纤维的引入增大织物增强湿式摩擦材料的摩擦系数，归因于于芳纶纤维的加入改变二维织物增强湿式摩擦材料的表面粗糙度进而增大其与对偶钢盘之间的表面粗糙峰接触与啮合。除此之外，芳纶纤维的引入有效改善了织物增强湿式摩擦材料的柔性并降低了其压缩模量，也更易促进二维织物增强湿式摩擦材料和对偶钢盘之间的粗糙峰发生更多的接触，从而增大摩擦系数。除此之外，芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料的贴片效果更加理想。
32.(3)在二维织物增强树脂基湿式摩擦材料内引入芳纶纤维能够有效改善其耐磨性。
附图说明
33.图1-4为不同树脂含量的混编织物增强湿式摩擦材料sem照片对比图，其中图1为树脂含量20％的芳/碳(1∶1)混编织物增强摩擦材料表面微观形貌，图2为树脂含量20％的三碳一芳混编织物增强摩擦材料表面微观形貌，图3为树脂含量30％的芳/碳(1∶1)混编织物增强摩擦材料表面微观形貌，图4为树脂含量30％的三碳一芳混编织物增强摩擦材料表面微观形貌；
34.图5-6为不同树脂含量的混编织物增强湿式摩擦材料动摩擦系数和摩擦压力的关系图，其中图5为树脂含量20％的芳/碳(1∶1)混编织物增强摩擦材料和三碳一芳混编织物增强摩擦材料系数对比图，图6为树脂含量30％的芳/碳(1∶1)混编织物增强摩擦材料和三碳一芳混编织物增强摩擦材料系数对比图；
35.图7-8为不同树脂含量的混编织物增强湿式摩擦材料动摩擦系数和滑动速度的关系图，其中图7为树脂含量20％的芳/碳(1∶1)混编织物增强摩擦材料和三碳一芳混编织物增强摩擦材料系数对比图，图8为树脂含量30％的芳/碳(1∶1)混编织物增强摩擦材料和三碳一芳混编织物增强摩擦材料系数对比图；
36.图9为树脂含量20％的混编织物增强湿式摩擦材料在摩擦压力190n，滑动速度为450r的条件下连续滑动150min的摩擦系数曲线图；
37.图10为树脂含量30％的混编织物增强湿式摩擦材料在摩擦压力190n，滑动速度为450r的条件下连续滑动150min的摩擦系数曲线图；
38.图11为不同树脂含量的芳-碳混编(1∶1)织物和三碳一芳混编织物增强湿式摩擦材料的磨损率对比图；
具体实施方式
39.现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
40.本发明实施例采用了以下技术方案：
41.在常温条件下利用丙酮对芳/碳混编织物进行预处理，将预处理后的芳/碳混编织物在改性酚醛树脂溶液中进行浸渍，浸渍后再经过硫化机热压成型得到芳/碳混编织物增强树脂基湿式摩擦材料。
42.预处理的方法包括以下步骤：对芳/碳混编织物进行锁边缝线处理，并将其锁边后浸泡于丙酮中进行清洗，然后晾干。
43.所述改性酚醛树脂溶液为质量分数20％-40％的腰果壳油改性酚醛树脂无水乙醇溶液。
44.所述芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料的制备方法具体包括以下步骤：
45.步骤1：称取湿式摩擦材料的各组分重量分别为：芳/碳混编织物80g、腰果壳油改性酚醛树脂20-35g、无水乙醇80g、丙酮200g；
46.步骤2：将20-35g改性酚醛树脂溶于130ml无水乙醇中并搅拌4小时，搅拌后静置24小时，获得溶液a；
47.步骤3：将芳/碳混编织物裁剪成长方形状(5cm
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10cm)，然后用线锁边，将锁好边的芳/碳混编织物置于盛有丙酮的培养皿中浸泡24小时后取出，晾干得样品a；
48.步骤4：将样品a用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，然后将清洗过的样品a置于干燥箱内75℃烘干10小时得到样品b；
49.步骤5：将溶液a在浸渍使用前超声处理至均匀；
50.步骤6：将样品b浸于超声处理至均匀的溶液a中一段时间，取出并晾干得样品c；
51.步骤7：将样品c置于硫化机上热压成型，得到芳/碳混编织物增强湿式摩擦材料。
52.所述热压成型的条件为：热压温度为170℃，热压时间为5-10分钟，热压压力为5-10mpa。
53.所述树脂溶液中的热固性树脂为粘结型的腰果壳油改性酚醛树脂。
54.所述溶剂选自丙酮或无水乙醇中的一种。
55.所述芳/碳混编织物的机织类型是平纹、斜纹或缎纹。
56.所述芳/碳混编织物的类型是两向一比一芳/碳混编织物和三碳一芳混编织物。
57.所述两向一比一芳/碳混编织物经纱为纯碳纤维，纬纱为纯芳纶纤维，经纱与纬纱纤维束均无交错排布现象。
58.所述三碳一芳混编织物经纱与纬纱均为每三束碳纤维排列一束芳纤维，二者按照3∶1关系交错排布。
59.实施例1：
60.步骤1：称取湿式摩擦材料的各组分重量分别为：芳/碳(1∶1)混编织物80g、腰果壳油改性酚醛树脂20g、无水乙醇110ml、丙酮200g。
61.步骤2：将20g改性酚醛树脂溶于110ml无水乙醇中并搅拌4小时，搅拌后静置24小时，获得溶液a；
62.步骤3：将芳/碳(1∶1)混编织物裁剪成长方形状(5cm
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10cm)，然后用线锁边，将锁好边的芳/碳(1∶1)混编织物置于盛有丙酮的培养皿中浸泡24小时后取出，晾干得样品a；
63.步骤4：将样品a用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，然后将清洗过的样品a置于干燥箱内75℃烘干10小时得到样品b；
64.步骤5：将溶液a在浸渍使用前超声处理至均匀；
65.步骤6：将样品b浸于超声处理至均匀的溶液a中一段时间，取出并晾干得样品c；
66.步骤7：将样品c置于硫化机上热压成型，得到树脂含量为20％的芳/碳(1∶1)混编织物增强湿式摩擦材料。
67.将所得的摩擦材料经hsr-2m型高速往复式摩擦磨损试验机检测，根据gb/t13826-2008《湿式(非金属类)摩擦材料》测试方法，测得摩擦系数为0.11～0.12，材料在摩擦载荷190n，滑动速度0.15m/s，摩擦时间150min的磨损率为2.59
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68.实施例2：
69.步骤1：称取湿式摩擦材料的各组分重量分别为：三碳一芳混编织物80g、腰果壳油改性酚醛树脂35g、无水乙醇110ml、丙酮200g。
70.步骤2：将35g改性酚醛树脂溶于110ml无水乙醇中并搅拌4小时，搅拌后静置24小时，获得溶液a；
71.步骤3：将三碳一芳混编织物裁剪成长方形状(5cm
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10cm)，然后用线锁边，将锁好边的三碳一芳混编织物置于盛有丙酮的培养皿中浸泡24小时后取出，晾干得样品a；
72.步骤4：将样品a用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，然后将清洗过的样品a置于干燥箱内75℃烘干10小时得到样品b；
73.步骤5：将溶液a在浸渍使用前超声处理至均匀；
74.步骤6：将样品b浸于超声处理至均匀的溶液a中一段时间，取出并晾干得样品c；
75.步骤7：将样品c置于硫化机上热压成型，得到树脂含量为20％的三碳一芳混编织物增强湿式摩擦材料。
76.将所得的摩擦材料经hsr-2m型高速往复式摩擦磨损试验机检测，根据gb/t13826-2008《湿式(非金属类)摩擦材料》测试方法，测得摩擦系数为0.10～0.12，材料在摩擦载荷
190n，滑动速度0.15m/s，摩擦时间150min的磨损率为4.96
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77.实施例3：
78.步骤1：称取湿式摩擦材料的各组分重量分别为：芳/碳(1∶1)混编织物80g、腰果壳油改性酚醛树脂20g、无水乙醇110ml、丙酮200g。
79.步骤2：将20g改性酚醛树脂溶于110ml无水乙醇中并搅拌4小时，搅拌后静置24小时，获得溶液a；
80.步骤3：将芳/碳(1∶1)混编织物裁剪成长方形状(5cm
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10cm)，然后用线锁边，将锁好边的芳/碳(1∶1)混编织物置于盛有丙酮的培养皿中浸泡24小时后取出，晾干得样品a；
81.步骤4：将样品a用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，然后将清洗过的样品a置于干燥箱内75℃烘干10小时得到样品b；
82.步骤5：将溶液a在浸渍使用前超声处理至均匀；
83.步骤6：将样品b浸于超声处理至均匀的溶液a中一段时间，取出并晾干得样品c；
84.步骤7：将样品c置于硫化机上热压成型，得到树脂含量为20％的芳/碳(1∶1)混编织物增强湿式摩擦材料。
85.将所得的摩擦材料经hsr-2m型高速往复式摩擦磨损试验机检测，根据gb/t13826-2008《湿式(非金属类)摩擦材料》测试方法，测得摩擦系数为0.11～0.12，材料在摩擦载荷190n，滑动速度0.15m/s，摩擦时间150min的磨损率为1.98
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86.实施例4：
87.步骤1：称取湿式摩擦材料的各组分重量分别为：三碳一芳混编织物80g、腰果壳油改性酚醛树脂35g、无水乙醇110ml、丙酮200g。
88.步骤2：将35g改性酚醛树脂溶于110ml无水乙醇中并搅拌4小时，搅拌后静置24小时，获得溶液a；
89.步骤3：将三碳一芳混编织物裁剪成长方形状(5cm
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10cm)，然后用线锁边，将锁好边的三碳一芳混编织物置于盛有丙酮的培养皿中浸泡24小时后取出，晾干得样品a；
90.步骤4：将样品a用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，然后将清洗过的样品a置于干燥箱内75℃烘干10小时得到样品b；
91.步骤5：将溶液a在浸渍使用前超声处理至均匀；
92.步骤6：将样品b浸于超声处理至均匀的溶液a中一段时间，取出并晾干得样品c；
93.步骤7：将样品c置于硫化机上热压成型，得到树脂含量为20％的三碳一芳混编织物增强湿式摩擦材料。
94.将所得的摩擦材料经hsr-2m型高速往复式摩擦磨损试验机检测，根据gb/t 13826-2008《湿式(非金属类)摩擦材料》测试方法，测得摩擦系数为0.10～0.12，材料在摩擦载荷190n，滑动速度0.15m/s，摩擦时间150min的磨损率为3.91
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。
95.本发明未尽事宜为公知技术。
96.本发明上述实施例方案只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法以及参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围。因此，凡与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。凡根据本发明精神实质所作的等效变化
或修饰，也都应涵盖在本发明的保护范围之内。
