专利摘要

本发明涉及一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料及其制备方法。本发明先制备SiC溶胶和PbO溶胶，然后将聚碳酸酯和天然橡胶进行预处理，最后将SiC溶胶、PbO溶胶与预处理的聚碳酸酯、天然橡胶等进行复合制得凝胶纤维/橡胶复合材料。本发明制备的凝胶纤维/橡胶复合材料的磨损率小于采购的自行车刹车片的磨损率，其摩擦系数大于采购的自行车刹车片的摩擦系数，这说明本发明制备的凝胶纤维/橡胶复合材料相对于采购的自行车刹车片具有较好的耐磨性。

权利要求

1.一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

将预处理的聚碳酸酯与预处理的天然橡胶在180～200℃均匀搅拌混合，制得混合粘稠液；待混合粘稠液搅拌冷却到100～120℃时，将橡胶防老剂、碳化硅溶胶和PbO溶胶加入混合液中，升温至180～200℃，搅拌3～5小时，然后自然冷却成型；

所述聚碳酸酯的预处理方法为：将聚碳酸酯颗粒加热，加热温度为220～230℃，使其熔解；

所述天然橡胶的预处理方法为：将天然橡胶块状物加热，加热温度为180～200℃，使其熔解；

所述天然橡胶、聚碳酸酯、橡胶防老剂、碳化硅溶胶、PbO溶胶的用量比例为：(50～70)mL∶(10～20)mL∶(1～3)g∶(10～20)mL∶(10～20)mL。

2.根据权利要求1所述的一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳化硅溶胶的制备方法为：在三口烧瓶中，以乙醇为溶剂，加入四乙氧基硅烷和酚醛树脂，室温下搅拌形成碳化硅溶胶，搅拌时间为3～5小时；所述乙醇、四乙氧基硅烷和酚醛树脂的质量体积比为：(50～70)mL∶(10～20)mL∶(10～20)g。

3.根据权利要求1所述的一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述PbO溶胶的制备方法为：在三口烧瓶中，以乙醇为溶剂，加入醋酸铅和冰醋酸，在80～90℃下搅拌形成PbO溶胶，搅拌时间为1～2小时；所述乙醇、醋酸铅和冰醋酸的质量体积比为：(50～70)mL∶(10～20)g∶(2～4)mL。

4.一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料，其特征在于，采用权利要求1～3任一项所述的一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料的制备方法制备而成。

说明书

技术领域

本发明属于复合材料的制备技术领域，具体涉及一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

自行车是人们生活出行的重要交通工具，自行车刹车系统的质量直接影响着直行车的性能。自行车的刹车系统由钢板和粘结在钢板上的刹车片组成，刹车片通常由耐磨的橡胶组成，从而，刹车片的质量决定着刹车系统的优劣。

自行车刹车片主要采用橡胶制备而成，由于橡胶耐磨性较差，通常在橡胶胶料里面掺加很多添加剂，如：铁粉、铝粉、铜粉等。然而，即使添加了很多添加剂，现在的直行车刹车片都存在一些不足的地方，如：耐磨性差；耐热性差；长时间使用后易变形，导致刹车时制动性能差等问题。这些问题的存在导致了人们在骑行自行车时不够安全，其对人们的生命财产构成威胁。因此，寻求一种耐磨性好和长时间使用后不变形的刹车材料是当前亟待解决的难题。

目前，直行车的刹车材料收到广泛研究，如：中国发明专利申请号201610313639.4公布了一种高性能自行车刹车片，该刹车片的主要成分为：改性酚醛树脂、玻璃纤维丝、填料、成型助剂等；中国发明专利申请号201310365986.8公布了一种用于直行车刹车片制作的橡胶，该刹车片的主要成分为：天然橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、轻钙、炭黑等；中国发明专利申请号201610313640.7公布了一种高性能自行车刹车片的制备方法，该刹车片的主要成分为：改性酚醛树脂、玻璃纤维丝、填料、成型助剂等。这些专利报道的刹车片材料均是由不同的组分混合而成，各组分在混合时有的是固体(如：玻璃纤维、炭黑)，有的是高温粘稠液体，这样就导致各组分在混合时很难达到完全均匀，从而影响其刹车性能。

目前，许多新型纤维被研发出来，如：碳化硅纤维、氧化铁纤维等，这些纤维在很多领域得到广泛应用。然而，文献调研表明，这些纤维在刹车材料领域的应用报道较少，有待进一步深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料，以解决现有技术中存在的不足，该复合材料由SiC溶胶、PbO溶胶与聚碳酸酯、天然橡胶等均匀混合制得。

本发明的另一目的在于提供上述所述一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)SiC溶胶的制备：在三口烧瓶中，以乙醇为溶剂，加入四乙氧基硅烷(TEOS)和酚醛树脂，室温下搅拌形成溶胶，搅拌时间为3～5小时。

优选地，所述乙醇(mL)、四乙氧基硅烷(mL)和酚醛树脂(g)的质量体积比为：50～70∶10～20∶10～20。

(2)PbO溶胶的制备：在三口烧瓶中，以乙醇为溶剂，加入醋酸铅和冰醋酸，在80～90℃下搅拌形成溶胶，搅拌时间为1～2小时。

优选地，所述乙醇(mL)、醋酸铅(g)和冰醋酸(mL)的质量体积比为：50～70∶10～20∶2～4。

(3)聚碳酸酯的预处理：将聚碳酸酯颗粒加热，加热温度为220～230℃，待其溶解。

(4)天然橡胶的预处理：将天然橡胶块状物加热，加热温度为180～200℃，待其溶解。

(5)混合：将步骤(3)预处理的聚碳酸酯与步骤(4)预处理的天然橡胶在180～200℃均匀搅拌混合，制得混合粘稠液；待混合粘稠液搅拌冷却到100～120℃时，将橡胶防老剂、步骤(1)制备的碳化硅溶胶和步骤(2)制备的PbO溶胶加入混合液中，升温至180～200℃，搅拌3～5小时，然后自然冷却成型。

优选地，所述天然橡胶(mL)、聚碳酸酯(mL)、橡胶防老剂(g)、碳化硅溶胶(mL)、PbO溶胶(mL)的用量比例为：50～70∶10～20∶1～3∶10～20∶10～20。

本发明具有如下显著特点：

(1)本发明在天然橡胶中掺入了SiC溶胶、PbO溶胶和聚碳酸酯，SiC溶胶、PbO溶胶在天然橡胶中形成凝胶纤维，其可以明显提高天然橡胶耐磨性能。

(2)本发明中的分子链中的聚碳酸酯含有碳酸酯基的高分子聚合物，其具有很高的韧性，其可以明显提高刹车材料的韧性。

(3)在180～200℃和搅拌条件下，天然橡胶、SiC凝胶、PbO凝胶和聚碳酸酯四种高分子聚合物实现了有效的联结，冷却成形后形成的复合材料具有耐磨、韧性好等特点。

(4)本发明制备的凝胶纤维/橡胶复合材料的磨损率小于采购的自行车刹车片的磨损率，其摩擦系数大于采购的自行车刹车片的摩擦系数，这说明本发明制备的凝胶纤维/橡胶复合材料相对于采购的自行车刹车片具有较好的耐磨性。

(5)本发明的制备方法简单，原料来源广泛，具有很好的应用推广前景。

具体实施方式

以下所述实施例详细说明了本发明。

实施例1

在本实施例中，一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料采用如下方法制备而成，包括如下步骤：

(1)SiC溶胶的制备：在三口烧瓶中，依次加入50mL乙醇、10mL四乙氧基硅烷(TEOS)和10g酚醛树脂，室温下搅拌形成溶胶，搅拌时间为3小时。

(2)PbO溶胶的制备：在三口烧瓶中，依次加入50mL乙醇、10g醋酸铅和2mL冰醋酸，在80℃下搅拌形成溶胶，搅拌时间为1小时。

(3)聚碳酸酯的预处理：将1000g聚碳酸酯颗粒加热，加热温度为220℃，待其溶解。

(4)天然橡胶的预处理：将1000g天然橡胶块状物加热，加热温度为180℃，待其溶解。

(5)混合：将10mL步骤(3)预处理的聚碳酸酯与50mL步骤(4)预处理的天然橡胶在180℃均匀搅拌混合，制得混合粘稠液；待混合粘稠液搅拌冷却到100℃时，将1g橡胶防老剂、10mL步骤(1)制备的碳化硅溶胶和10mL步骤(2)制备的PbO溶胶加入混合液中，升温至180℃，搅拌3小时，然后自然冷却成型，制得凝胶纤维/橡胶复合材料a。

实施例2

在本实施例中，一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料采用如下方法制备而成，包括如下步骤：

(1)SiC溶胶的制备：在三口烧瓶中，依次加入60mL乙醇、15mL四乙氧基硅烷(TEOS)和15g酚醛树脂，室温下搅拌形成溶胶，搅拌时间为4小时。

(2)PbO溶胶的制备：在三口烧瓶中，依次加入60mL乙醇、15g醋酸铅和3mL冰醋酸，在85℃下搅拌形成溶胶，搅拌时间为1.5小时。

(3)聚碳酸酯的预处理：将1000g聚碳酸酯颗粒加热，加热温度为225℃，待其溶解。

(4)天然橡胶的预处理：将1000g天然橡胶块状物加热，加热温度为190℃，待其溶解。

(5)混合：将15mL步骤(3)预处理的聚碳酸酯与60mL步骤(4)预处理的天然橡胶在190℃均匀搅拌混合，制得混合粘稠液；待混合粘稠液搅拌冷却到110℃时，将2g橡胶防老剂、15mL步骤(1)制备的碳化硅溶胶和15mL步骤(2)制备的PbO溶胶加入混合液中，升温至190℃，搅拌4小时，然后自然冷却成型，制得凝胶纤维/橡胶复合材料b。

实施例3

在本实施例中，一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料采用如下方法制备而成，包括如下步骤：

(1)SiC溶胶的制备：在三口烧瓶中，依次加入70mL乙醇、20mL四乙氧基硅烷(TEOS)和20g酚醛树脂，室温下搅拌形成溶胶，搅拌时间为5小时。

(2)PbO溶胶的制备：在三口烧瓶中，依次加入70mL乙醇、20g醋酸铅和4mL冰醋酸，在90℃下搅拌形成溶胶，搅拌时间为2小时。

(3)聚碳酸酯的预处理：将1000g聚碳酸酯颗粒加热，加热温度为230℃，待其溶解。

(4)天然橡胶的预处理：将1000g天然橡胶块状物加热，加热温度为200℃，待其溶解。

(5)混合：将20mL步骤(3)预处理的聚碳酸酯与70mL步骤(4)预处理的天然橡胶在200℃均匀搅拌混合，制得混合粘稠液；待混合粘稠液搅拌冷却到120℃时，将3g橡胶防老剂、20mL步骤(1)制备的碳化硅溶胶和20mL步骤(2)制备的PbO溶胶加入混合液中，升温至200℃，搅拌5小时，然后自然冷却成型，制得凝胶纤维/橡胶复合材料c。

应用性能评价实施例：

将实施例1～3制备的凝胶纤维/橡胶复合材料a、b、c和采购的自行车刹车片做磨损性能试验，测试方法参考国标GB/T23264-2009，测试结果如表1所示：

表1凝胶纤维/橡胶复合材料a、b、c和采购的自行车刹车片的磨损性能测试值

由表1可见，本发明制备的凝胶纤维/橡胶复合材料a、b、c的磨损率小于采购的自行车刹车片的磨损率，本发明制备的凝胶纤维/橡胶复合材料a、b、c的摩擦系数大于采购的自行车刹车片的摩擦系数，这表明：本发明制备的凝胶纤维/橡胶复合材料相对于采购的自行车刹车片具有较好的耐磨性。

一种用于自行车刹车材料的凝胶纤维/橡胶复合材料及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。