CN111087973B - 一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置，由增强纤维取向性制备装置、混料加热填充装置、固定底板三部分组成，增强纤维取向性制备装置、混料加热填充装置均固定在固定底板上。使改性后的纤维与装置具有较好的适应性，最终使摩擦材料成品中形成具有取向一致的改性植物纤维。本发明同时公开了一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备方法，并公开了一种植物纤维发酵改性处理方法，精确改善纤维的组分与结构，提高其分散性以及与基体之间的界面粘合性。
Description
技术领域
本发明涉及制动摩擦材料技术领域，尤其涉及一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置及制备方法。
背景技术
摩擦材料是在机械***中依靠摩擦作用执行制动、传动或能量传导功能的部件材料，对于机械***运行效率和安全起到重要的作用。纤维增强材料是构成摩擦材料的基材，它赋予摩擦制品足够的机械强度，由于传统石棉纤维材料的禁用，开发其替代纤维成为制动摩擦材料领域急需解决的难题。因植物纤维成本低、可降解，对环境无污染，是优异的增强纤维选择，但植物纤维机械强度较低，通常需要通过改性处理(碱处理、偶联剂处理、放电处理等)提高纤维与基体的界面结合强度，改善高温高压稳定性，如改性小麦秸秆纤维(申请号201610727120.0)、改性剑麻纤维(申请号201010143504.0)、改性竹纤维(申请号201810941675.4)等均可以应用于摩擦材料中。由于植物纤维的主要成分为纤维素、半纤维素、木质素等，多数纤维改性方案无法针对特定组分精确改性，因此改性效果有限，使摩擦材料成品性能受到局限。
同时，植物纤维增强摩擦材料的作业性能，不仅与纤维种类的选择有关，植物纤维在摩擦材料中的结构也会直接影响摩擦性能，研究表明材料力学性能和纤维取向之间显著相关，如果能控制纤维在摩擦材料中的排列方式，可以进一步提高摩擦材料性能，现阶段可通过取向喷头(申请号201710833450.2)、纤维挤出单元(申请号201810342589.1)、3D打印(申请号201910237087.7)等方式来控制纤维取向，但摩擦材料制备过程中通常需要混料、加热、模压等工艺，在保证纤维取向性一致的情况下，多次加工导致取向性遭到破坏，进而影响摩擦材料的成品性能。
综上，现有的摩擦材料植物增强纤维改性方式与取向定位装置耦合度低，且在摩擦材料领域内尚无同时满足高效改性与精准取向性定位的方法，如何在摩擦材料内保持改性方法与取向方法高度配合，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备方法及装置。本发明的第一个目的在于提出一种高效的植物纤维改性方式，精确改善纤维的组分与结构，提高其分散性以及与基体之间的界面粘合性；另一个目的是针对已改性的植物纤维，设计相应的增强纤维取向性制备装置，使改性后的纤维与装置具有较好的适应性，最终使摩擦材料成品中形成具有取向一致的改性植物纤维。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置，由增强纤维取向性制备装置、混料加热填充装置、固定底板三部分组成，增强纤维取向性制备装置、混料加热填充装置均固定在固定底板上；
所述增强纤维取向性制备装置包括有机玻璃罩、真空阀门组合、有机玻璃盖板、异形漏斗筛、填料底座、真空气泵、偏心振动电机、固定架；筛板组合通过螺栓副固定于有机玻璃罩内，异形漏斗筛通过螺栓副固定于有机玻璃罩内且位于筛板组合下方；固定架通过螺栓副固定在有机玻璃罩下端外侧，偏心振动电机通过螺栓副固定在固定架上，固定架下端通过弹簧固接于底座上；填料底座通过磁性吸附与固定架上；有机玻璃盖板密封连接在有机玻璃罩顶部，真空阀门组合固定在有机玻璃盖板顶部且与有机玻璃罩联通；真空气泵位于有机玻璃罩外，真空气泵通过导气管与真空阀门组合连接；
所述混料加热填充装置由填料接口、支撑座、温度控制器、电磁线圈、温度控制电路组成，其中填料接口放置在支撑座上端；支撑座内设有用于放置填料底座的矩形凹槽以及用于放置电磁线圈的圆形凹槽；温度控制器与温度控制电路固接在固定底板上，二者共同对电磁线圈的温度进行控制。
进一步地，所述制备装置还包括上硅胶垫、下硅胶垫，上硅胶垫与下硅胶垫分别密封连接在有机玻璃罩的上下两端，上硅胶垫由有机玻璃盖板压实，下硅胶垫由填料底座磁性吸附于固定架上。
进一步地，所述筛板组合包括上筛板、下筛板，下筛板滑动连接在上筛板下方；上筛板由固定栅板和滑轨构成，二者固接在一起，为下筛板提供移动轨道，固定栅板的四周布置有均匀分布的通孔，每个通孔均延伸至上筛板的底部；下筛板由移动筛板和直线运动轴承构成，直线运动轴承滑动连接在滑轨上。
进一步地，所述异形漏斗筛结构，筛体上方布置有均匀分布的圆锥体结构，筛体上的筛孔也为锥体结构，用于引导纤维竖直掉落至筛孔中；根据不同直径的纤维更换筛体筛孔的大小，使最终的摩擦材料成品中，既可以是纤维束取向增强结构，也可以是单个纤维取向增强结构；
本发明同时提供一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备方法，其采用本发明所述的植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置，制备方法依次分四个阶段，第一阶段为“植物纤维发酵改性”，第二阶段为“增强纤维取向性制备”、第三阶段为“混料加热填充”，第四阶段为“摩擦材料制备”；
所述植物纤维发酵改性阶段，是通过纤维素化学试剂处理、酶处理、发酵处理，使植物纤维表面结构与内在组分发生变化，提高纤维与基体材料的兼容性，使纤维重心位置发生变化，便于纤维自由落体过程中能够以竖直方向掉落；
所述增强纤维取向性制备阶段，通过增强纤维取向性制备装置进行，在纤维自由落体、负压真空、机械振动多重作用下使纤维垂直落入填料底座中，并被填料底座中的热熔粘合剂进行取向性固定；
所述混料加热填充阶段，是在进行混料的同时将填料进行加热，使热熔粘合剂受热挥发，将混料填充至填料底座中进行预压，初步成型；
所述摩擦材料制备阶段，是将多个预压成型的填料依次堆叠，最后置于模具中压制成型。
本发明还提供了一种植物纤维发酵改性处理方法，包括以下步骤：
步骤1，将植物纤维放入温度40～50℃的蒸馏水中2～2.5h，待纤维充分吸收水分后，使用超声波清洗机清洗0.5～1h，去除植物纤维表面大量污渍及内部少量污渍；
步骤2，将清洗过后的植物纤维加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，偶联剂的用量为植物纤维质量的5～10％，加入水搅拌均匀后反应40～60min，水用量为植物纤维质量的150～300％；
步骤3，将处理后的纤维加入水中，水用量为植物纤维质量的100～150％，加入木质素酶，木质素酶含量为植物纤维质量的1～2％，放入发酵罐中40℃发酵24～30h；
步骤4，将植物纤维用水洗净，然后放入质量分数为0.2～2％的氢氧化钠碱液中，所述碱液的用量为纤维质量的100～500％；
步骤5，将植物纤维用蒸馏水洗净，在恒温干燥箱中干燥60～120min，干燥温度为70～80℃，得到干燥的纤维样品；
步骤6，使用纤维切断机将纤维切断至5～10mm，使用网筛将细小纤维过滤掉，获得最终纤维样品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)取向性控制精度高
现有技术仅通过对单根纤维进行操作实现取向性选择，如取向喷头，3D打印技术等，均无法实现批量纤维控制，同时在纤维取向性已经确定后，针对后续再加工的兼容性差，而本发明针对摩擦材料中混料、加热、模压等后续工艺仍有较高的兼容性，在继续加工时，仍能够对纤维取向性起到良好的保护作用。
(2)适用范围广
植物纤维多为纤维素、半纤维素、木质素构成，因此本发明中的发酵改性方法具有通用性，针对植物纤维成分及结构的处理，本发明的改性方法，不仅可以大幅处理掉木质素、半纤维素等杂质，同时针对纤维素结构进行加强，保证了改性后的植物纤维仍然具有优异的机械性能和材料兼容性。
(3)工艺流程简单
本发明所涉及的工艺流程，利用了真空条件下物体不受空气阻力的现象，结合自由落体、负压真空、机械振动三者作用，保证改性纤维能够根据结构不均匀、重心偏移的特点，无需复杂工艺即可控制改性纤维的取向。
附图说明
图1为摩擦材料制备装置轴测图
图2为摩擦材料制备装置的轴测局部剖视图
图3为增强纤维取向性制备装置***图
图4为滑动组合筛板结构轴测图
图5为筛板开启/关闭状态示意图
图6为混料加热填充装置
图7为异形漏斗筛的轴测图与内部结构
图8为异形漏斗筛的俯视图与仰视图
图9为填料底座的轴测图
图10为改性植物纤维分布示意图
图11为固定架结构上表面与下表面结构示意图
图12为真空阀门组合示意图
图13为摩擦材料制备工艺流程图
图14为改性后的植物纤维表面结构
图中：1.增强纤维取向性制备装置；2.混料加热填充装置；3.底座；101.有机玻璃罩；102.真空阀门组合；103.导气管；104.有机玻璃盖板；105.上硅胶垫；106.上筛板；107.下筛板；108.异形漏斗筛；109.下硅胶垫；110.填料底座；111.真空气泵；112.偏心振动电机；113.固定架；114.弹簧；1061.固定栅板；1062.滑轨；1071.移动栅板；1072.直线运动轴承；201.填料接口；202.支撑座；203.温度控制器；204.电磁线圈；205.温度控制电路；1101.填料外壳；1102.磁铁放置孔；4.改性植物纤维；5.热熔粘合剂；1021.四通；1022.抽气阀；1023.吸气阀；1024.负压表；1025.排气阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，某些指示的方位或位置关系的词语，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所提供的摩擦材料制备装置由增强纤维取向性制备装置1、混料加热填充装置2、固定底板3三部分组成。其中增强纤维取向性制备装置1负责对发酵改性后的植物纤维进行取向性调整，使最终制成的纤维样品具有高度一致的取向；混料加热填充装置2负责将增强纤维取向性制备装置1中已制备好的取向性纤维进行均匀混料，以便后续的预压、模压等操作；底座3用以固定以上两个装置。
图2表示增强纤维取向性制备装置1与混料加热填充装置2的内部结构位置关系，通过对关键位置局部剖视图可知，增强纤维取向性制备装置1作业时始终为真空状态，因此在纤维填充后，内部在工作状态时始终为密闭空间；混料加热填充装置2为开放空间，其他摩擦材料填料从上方填入。
图3为增强纤维取向性制备装置1的详细结构，该装置由有机玻璃罩101、真空阀门组合102、导气管103、有机玻璃盖板104、上硅胶垫105、上筛板106、下筛板107、异形漏斗筛108、下硅胶垫109、填料底座110、真空气泵111、偏心振动电机112、固定架113、弹簧114等组成，上述部件之间空间位置关系如图3中表示，其中有机玻璃罩101的上端与下端分别在罩体两侧设有通孔，上端通孔通过螺栓副将上筛板106固定于有机玻璃罩101内，下通孔通过螺栓副将异形漏斗筛108、有机玻璃罩101、固定架113三者固定在一起；偏心振动电机112通过螺栓副固定在固定架113上；弹簧114与固定架113下端固接，为保持作业状态平衡，弹簧数量为4个，弹簧上端分别固接于固定架113的四角，下端固接于底座3上；上硅胶垫105与下硅胶垫109分别紧贴住有机玻璃罩的上下两端，其中上硅胶垫105由有机玻璃盖板104压实，下硅胶垫109由填料底座110磁性吸附于固定架113上；有机玻璃板中心开设有螺纹通孔，保证装置内的气体能够直接连接于真空阀门组合102；有机玻璃罩外真空泵111通过导气管103直接与真空阀门组合连接，保证玻璃罩内部直接与真空泵111相通。
图4为上筛板106与下筛板107的结构示意图，其中上筛板由固定栅板1061和滑轨1062构成，二者固接在一起，为下筛板107提供移动轨道，固定栅板1061的四周布置有均匀分布的通孔，每个通孔均延伸至上筛板106的底部，在抽气阶段时，上筛板106与下筛板107处于闭合状态，筛板与有机玻璃盖板104、上硅胶垫105三者形成密闭空间，若未设置通孔，装置内的气体无法被真空泵吸出，无法实现腔体真空效果，通过通孔的设置，保证装置内部整体腔体气压均衡。下筛板107由移动筛板1071和直线运动轴承1072构成，工作时直线运动轴承1072可以在滑轨1062上移动，根据移动的距离的控制上筛板106与下筛板107交错范围，实现筛板的打开与关闭，由于直线运动轴承1072可以被磁性材料吸附，因此在整个装置组装完成后，通过在装置外侧相应位置使用强力磁铁控制下筛板107的移动，实现在装置内部密闭条件下对筛板工作状态的调整。
图5为上筛板与下筛板打开/关闭状态示意图，图中h表示的是下筛板107在滑轨上可移动的最大距离，如图示中的左右关系示意，当下筛板107移动到最左侧时，此时固定筛板1061与移动筛板1071的筛板孔相互重合，此时处于上筛板106处的改性纤维会掉落至异形漏斗筛108处；当下筛板107移动到最右侧时，固定筛板1061与移动筛板1071的筛板孔完全交错，此时处于上筛板处的改性纤维无法掉落至异形漏斗筛108处。根据该筛板组合的可移动特点，可在整个增强纤维取向性制备装置1外侧对筛板的开启/关闭状态进行控制，实现装置封闭状态下自由控制改性纤维下落时间的目的。在筛板关闭状态时，将改性纤维置于上筛板106处，在此之后关闭有机玻璃板104，待整个有机玻璃罩101内部完全密闭后，在外侧通过强磁铁对直线运动轴承1072进行吸附，使筛板从关闭状态更改为开启状态。
图6为混料加热填充装置2的详细结构，由填料接口201、支撑座202、温度控制器203、电磁线圈204、温度控制电路205组成，在使用混料加热填充装置2时，增强纤维取向性制备装置1已作业完毕，填料底座110内部已经均匀布置有竖直向上的取向纤维，将其置于支撑座202的矩形凹槽处固定，上方由填料接口201进行固定，下方固定在圆形凹槽处的电磁线圈204对其加热，由温度控制器203和温度控制电路205对加热强度进行调整，当其他摩擦材料填料通过填料接口201填入填料底座110后，加热填料使热熔粘合剂融化蒸发，再对填料进行预压，使纤维与填料进一步固定。
图7为异形漏斗筛108的轴测图与内部结构，图8为异性漏斗筛的俯视图与仰视图，该结构同时具备了漏斗分选与筛分的功能，筛体上方布置有均匀分布的圆锥体结构，当改性纤维掉落至圆锥侧面时，圆锥无法为纤维提供稳定的支撑平面，因此纤维一定会竖直向下倾斜掉落至筛孔中，通过内部结构图可知，筛孔的侧面仍设计为锥体结构，进一步引导纤维能够竖直掉落至筛孔中；由图8可知，异形漏斗筛的筛孔大小决定了纤维的通过量，因此可以根据不同直径的纤维更换筛板筛孔的大小，使最终的摩擦材料成品中，既可以是纤维束取向增强结构，也可以是单个纤维取向增强结构。
图9为填料底座的轴测图，填料底座110由填料外壳1101、磁铁放置孔1102组成，因为填料底座110同时应用于增强纤维取向性制备装置1和混料加热填充装置2中，因此需保证该装置能够易于拆卸，在磁铁放置孔1102处填充与放置孔大小相同的强力磁铁，使用时，可以吸附于增强纤维取向性制备装置1的固定架113处，也可以吸附于混料加热填充装置2的支撑座202处。
图10为改性植物纤维分布示意图，此时纤维处于增强纤维取向性制备装置1作业之后，混料加热填充装置2作业之前，改性植物纤维4由于自由落体及取向性调整后，落入异形漏斗筛108与填料底座110之间，为了保证取出填料底座110后纤维仍能够保持竖直取向性，因此在内部涂有一定厚度的热熔粘合剂5，当热熔粘合剂5风干后，改性纤维可粘贴在填料底座110中，实现取向性的稳定。
图11为固定架结构上表面与下表面结构示意图，固定架113起到连接异形漏斗筛108和有机玻璃罩101的作用，同时通过表面布置的螺纹孔，可以固定两个偏心振动电机112的作用；在固定架的下表面，加工出4个结构相同的圆台，用以固定弹簧114的作用。
图12为真空阀门组合示意图，由四通1021、抽气阀1022、吸气阀1023、负压表1024、排气阀1025组成。其中吸气阀1023通过有机玻璃盖板104对增强纤维取向性制备装置1内部吸气，使装置内部出现负压；抽气阀1022与导气管103、真空气泵111连接，负责提供吸气动力源；负压表1024用于观察装置内部压力状况；当改性纤维全部筛分完毕后，排气阀1025打开，使外部空气进入装置，同时对竖直取向的改性纤维产生下压推力，进一步固定纤维取向。
图13为本发明纤维发酵改性增强摩擦材料制备方法流程图，该流程如图依次分四个阶段六个步骤进行，其中第一阶段为“植物纤维发酵改性”，第二阶段为“增强纤维取向性制备”、第三阶段为“混料加热填充”，第四阶段为“摩擦材料制备”。在第一阶段“植物纤维发酵改性”，主要是通过纤维素化学试剂处理、酶处理、发酵处理等手段，使植物纤维表面结构与内在组分发生变化，提高纤维与基体材料的兼容性，同时使纤维重心位置发生变化，便于纤维自由落体过程中能够以竖直方向掉落；第二阶段则是通过摩擦材料制备装置中的“增强纤维取向性制备装置1”进行操作，将上阶段已经制备好的改性纤维4置于装置内筛板106上，再通过真空阀门组合102抽气，使内部达到真空状态，打开偏心振动电机112，使增强纤维取向性制备装置1处于振动状态，当打开筛板106后，改性纤维4就会由于重力作用自由下落，此时由于空气阻力基本消失，改性纤维4会以竖直方向落下，经过异形漏斗筛108的进一步调整，改性纤维4最终保持垂直方向落入填料底座110中。由于填料底座110内填有一层液体热熔粘合剂5，因此当热熔粘合剂5凝固后，拆除填料底座110后，仍能够保证改性纤维4竖直均匀布置于填料底座110内部；第三阶段为通过摩擦材料制备装置中的“混料加热填充装置2”部分进行操作，将第二阶段拆除的填料底座110，安装于混料加热填充装置2中，由于热熔粘合剂5已风干，因此改性纤维4能够在填料底座110移动过程中始终保持取向性不变，当填料底座110放置于支撑座202的凹槽处后，盖上填料接口201，填入摩擦材料其他必备填料，同时打开温度控制器203的开关，于160℃恒温加热3min，使热熔粘合剂5完全挥发，取出不包含热熔粘合剂5的填料底座110，通过液压机以较小压力预压。第四阶段为最终摩擦材料制备，将第三阶段预压成型的混料块取出，多次重复前三阶段，将多个混料块进行叠加，置于模具中进行压制，最终压制成最终样品。
本发明还提供了一种植物纤维发酵改性处理方法，其特征在于，具体步骤按照以下步骤实施：
步骤1，将植物纤维放入温度40～50℃的蒸馏水中2～2.5h，待纤维充分吸收水分后，使用超声波清洗机清洗0.5～1h，去除植物纤维表面大量污渍及内部少量污渍。
步骤2，将清洗过后的植物纤维加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，偶联剂的用量为植物纤维质量的5～10％，加入水搅拌均匀后反应40～60min，水用量为植物纤维质量的150～300％。
步骤3，将处理后的纤维加入水中，水用量为植物纤维质量的100～150％，加入木质素酶，木质素酶含量为植物纤维质量的1～2％，放入发酵罐中40℃发酵24～30h。
步骤4，将植物纤维用水洗净，然后放入质量分数为0.2～2％的氢氧化钠碱液中，所述碱液的用量为纤维质量的100～500％。
步骤5，将植物纤维用蒸馏水洗净，在恒温干燥箱中干燥60～120min，干燥温度为70～80℃，得到干燥的纤维样品。
步骤6，使用纤维切断机将纤维切断至5～10mm，使用网筛将细小纤维过滤掉，获得最终纤维样品。
图14为改性后的植物纤维表面结构，纤维表面出现了较多的破损，其原因主要是在木质素酶发酵处理时，纤维结构中的木质素被分解，使用碱溶液对纤维进一步处理时，可处理掉大部分半纤维素，导致了纤维内部组分均匀结构被破坏，因此整根纤维的中心发生了偏移，在纤维取向性调整时，纤维可进行重心向下的自由落体运动，因此可进行取向性调整。
以下通过实例，对本发明的全部加工方法进行进一步介绍。
【实施例1】玉米秸秆纤维发酵改性增强摩擦材料制备
步骤1，玉米秸秆纤维的预处理，具体步骤为：
步骤1.1将玉米秸秆纤维放入温度40～50℃的蒸馏水中2.5h，待纤维充分吸收水分后，使用超声波清洗机清洗1h。
步骤1.2将清洗过后的玉米秸秆纤维加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，偶联剂的用量为玉米秸秆纤维质量的10％，加入水搅拌均匀后反应60min，水用量为植物纤维质量的300％。
步骤1.3将处理后的玉米秸秆纤维加入水中，水用量为玉米秸秆纤维质量的150％，加入木质素酶，木质素酶含量为玉米秸秆纤维质量的2％，放入发酵罐中40℃发酵24h。
步骤1.4将玉米秸秆纤维用水洗净，然后放入质量分数为2％的氢氧化钠碱液中，所述碱液的用量为纤维质量的200％。
步骤1.5将玉米秸秆纤维用蒸馏水洗净，在恒温干燥箱中干燥120min，干燥温度为80℃，得到干燥的纤维样品。
步骤1.6使用纤维切断机将纤维切断至8mm，使用网筛将细小纤维过滤掉，获得最终纤维样品。
步骤2，使用增强纤维取向性制备装置对改性玉米秸秆的纤维取向性进行调整，具体步骤为：
步骤2.1关闭筛板，将改性玉米秸秆纤维置于筛板上，盖上有机玻璃板，检查装置气密性，确保无漏气状况。
步骤2.2关闭排气阀，打开吸气阀，开启真空泵，持续对吸取装置内的空气，观察负压表，直至达到指定负压状态值。
步骤2.3打开振动电机，使装置在弹簧的辅助下持续振动。
步骤2.4打开筛板，使改性玉米秸秆纤维在重力的作用下自由下落，直至纤维落至异形漏斗筛后下滑至筛孔内。
步骤2.5观察全部改性玉米秸秆纤维落至填料底座内的热熔粘合剂处，此时确保纤维一端在异形漏斗筛内，另一端被热熔粘合剂黏住。
步骤2.6关闭振动电机，等待装置逐渐平稳。
步骤2.7关闭真空泵，关闭吸气阀，打开排气阀，使气体进入装置，纤维在空气的推动下，被热熔粘合剂进一步粘附。
步骤2.8等待热熔粘合剂完全粘附后，取出填料底座。
步骤3，使用混料加热填充装置在改性玉米秸秆纤维基础上进行填料，具体步骤为：
步骤3.1将填料底座放置于支撑座的矩形凹槽内，盖上填料接口。
步骤3.2从填料接口处添加酚醛树脂、蛭石粉、碳酸钙、鳞片石墨、摩擦粉、复合矿物纤维、石油焦炭、硅酸锆、氧化铝、硬脂酸锌、沉淀硫酸钡等，保证所有填料能够填入填料底座中。
步骤3.3打开温度控制器开关，将温度调整至160℃，加热时间3min。
步骤3.4观察热熔粘合剂状况，当热熔粘合剂完全挥发后，关闭温度控制器开关。
步骤3.5取出填料底座，将其置于液压机内预压，预压压力3MPa，制成片状的混料模型。
步骤4，摩擦材料制备过程。
步骤4.1将多个片状的预压混料模型依次叠罗在一起，根据模具大小控制混料模型的数量。
步骤4.2将叠罗后的多个预压混料模型放置于模具中，置于液压机下压制，压力45MPa。
Claims (4)
1.一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置，其特征在于，由增强纤维取向性制备装置、混料加热填充装置、固定底板三部分组成，增强纤维取向性制备装置、混料加热填充装置均固定在固定底板上；
所述增强纤维取向性制备装置包括有机玻璃罩、真空阀门组合、有机玻璃盖板、异形漏斗筛、填料底座、真空气泵、偏心振动电机、固定架；筛板组合通过螺栓副固定于有机玻璃罩内，异形漏斗筛通过螺栓副固定于有机玻璃罩内且位于筛板组合下方；固定架通过螺栓副固定在有机玻璃罩下端外侧，偏心振动电机通过螺栓副固定在固定架上，固定架下端通过弹簧固接于底座上；填料底座通过磁性吸附于固定架上；有机玻璃盖板密封连接在有机玻璃罩顶部，真空阀门组合固定在有机玻璃盖板顶部且与有机玻璃罩联通；真空气泵位于有机玻璃罩外，真空气泵通过导气管与真空阀门组合连接；
所述异形漏斗筛，其筛体上方布置有均匀分布的圆锥体结构，筛体上的筛孔也为锥体结构，用于引导纤维竖直掉落至筛孔中；根据不同直径的纤维更换筛体筛孔的大小，使最终的摩擦材料成品中，是纤维束取向增强结构，或者是单个纤维取向增强结构；
所述混料加热填充装置由填料接口、支撑座、温度控制器、电磁线圈、温度控制电路组成，其中填料接口放置在支撑座上端；支撑座内设有用于放置填料底座的矩形凹槽以及用于放置电磁线圈的圆形凹槽；温度控制器与温度控制电路固接在固定底板上，二者共同对电磁线圈的温度进行控制。
2.如权利要求1所述的一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置，其特征在于，还包括上硅胶垫、下硅胶垫，上硅胶垫与下硅胶垫分别密封连接在有机玻璃罩的上下两端，上硅胶垫由有机玻璃盖板压实，下硅胶垫由填料底座磁性吸附于固定架上。
3.如权利要求1所述的一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置，其特征在于，所述筛板组合包括上筛板、下筛板，下筛板滑动连接在上筛板下方；上筛板由固定栅板和滑轨构成，二者固接在一起，为下筛板提供移动轨道，固定栅板的四周布置有均匀分布的通孔，每个通孔均延伸至上筛板的底部；下筛板由移动筛板和直线运动轴承构成，直线运动轴承滑动连接在滑轨上。
4.一种植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备方法，其特征在于，采用权利要求1所述的植物纤维发酵改性增强摩擦材料制备装置，制备方法依次包括以下四个阶段：
植物纤维发酵改性阶段，通过纤维素化学试剂处理、酶处理、发酵处理，使植物纤维表面结构与内在组分发生变化，提高纤维与基体材料的兼容性，使纤维重心位置发生变化，便于纤维自由落体过程中能够以竖直方向掉落；
增强纤维取向性制备阶段，通过增强纤维取向性制备装置进行，在纤维自由落体、负压真空、机械振动多重作用下使纤维垂直落入填料底座中，并被填料底座中的热熔粘合剂进行取向性固定；
混料加热填充阶段，在进行混料的同时将填料进行加热，使热熔粘合剂受热挥发，将混料填充至填料底座中进行预压，初步成型；
摩擦材料制备阶段，将多个预压成型的填料依次堆叠，最后置于模具中压制成型。
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