CN101037508A - 一种湿法混料制备摩擦材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的湿法混料制备摩擦材料的方法，其步骤包括：将树脂溶解于溶剂中形成树脂溶液，将增强纤维浸入到树脂溶液中，同时添加表面活性剂，使得树脂与增强纤维紧密结合且分散均匀；再将表面包覆树脂的增强纤维与摩擦性能调节剂及填料混合，搅拌均匀干燥，即可。该方法工艺简单，采用湿法混合摩擦材料组分，利用树脂溶液的流动性包覆纤维，实现了纤维与树脂的均匀混合，并在表面活性剂的作用下增强树脂与纤维的结合强度，可以减少树脂与纤维用量，降低生产成本，同时，可以避免纤维在制动过程中被摩擦力拨出，利于提高刹车片的摩擦性能与使用寿命。本发明制备的摩擦材料可广泛用于制备机动车刹车片、机床及电极的制动器、离合器衬片等。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料的制备方法，尤其是用于机动车刹车片、机床及电极的制动器、离合器衬片等摩擦材料的制备方法。
背景技术
汽车制动用摩擦材料又称为刹车片，其主要作用是通过摩擦降低摩擦材料和被它贴合部件之间的相对运动，同时将动能转变成热量，然后将热量吸收或者散发掉。刹车片是汽车制动系统中最重要的安全部件之一，关系着汽车驾驶人员的生命和财产安全。
汽车制动用摩擦材料及刹车片的原材料一般由树脂、增强纤维、摩擦性能调节剂等组成。传统的刹车片主要是以石棉纤维为增强相，自从发现石棉是一种重要的致癌物质后，以金属纤维为增强相的半金属摩擦材料得到了发展，目前已经广泛应用于各类车辆的制动。近年来，为了提高摩擦性能，避免半金属摩擦材料因金属纤维锈蚀带来制动性能的下降，矿渣纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维、碳纤维等逐渐得到应用。在摩擦材料中添加芳纶纤维、陶瓷纤维、碳纤维等虽然能有效提高刹车片的制动性能，但由于该类纤维价格偏高，加上近年来石油价格上涨导致树脂价格居高不下，造成了刹车片制造成本的上升。
目前的刹车片制备工艺，基本上都采用固态酚醛树脂颗粒与增强纤维、摩擦性能调节剂等组分共混后冷压成坯、热压成型，再经适当热处理制得产品。在上述固态组分的干法混合过程中，由于无机纤维与有机树脂间的不相容，致使纤维与树脂结合力不强，在制动过程中因摩擦力过大导致纤维拔出，降低刹车片的摩擦性能与使用寿命。同时在混料过程中因纤维间的相互缠绕，难以实现纤维与树脂的均匀分散，为提高摩擦性能大幅度增加纤维与树脂的用量，造成刹车片生产成本的上升。
发明内容
本发明的目的是针对目前摩擦材料制备工艺中采用干法共混时存在的树脂与纤维结合不强、用量过多、组分分散不均等缺点，提供一种利于提高摩擦材料性能，工艺简单，成本低的湿法混料制备摩擦材料的方法。
本发明提出的湿法混料制备摩擦材料的方法，包括以下步骤：
1)将5～15份树脂与0.05～5份树脂固化剂溶解于溶剂中，同时加入0.5～10份表面活性剂，搅拌均匀，得树脂溶液；
2)将20～50份增强纤维浸入到上述的树脂溶液中，混合搅拌均匀，得到浸有增强纤维的树脂溶液；
3)向浸有增强纤维的树脂溶液中加入30～70份摩擦性能调节剂及填料，搅拌混合均匀，然后在80～120℃的温度下干燥3～24小时；或者先将浸有增强纤维的树脂溶液在80～120℃的温度下干燥3～24小时，再与30～70份摩擦性能调节剂及填料混合搅拌均匀，得到摩擦材料。
本发明中，所说的树脂可以是酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂和芳烷基改性酚醛树脂中的一种或几种。
所说的树脂固化剂可以是六次甲基四胺、硫磺和乌洛托品中的一种或几种。
所说的溶剂为无水乙醇、丙酮、二甲苯、醋酸乙脂、醋酸丁脂和水中的一种或几种。
所说的表面活性剂可以是硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠和亚甲基双萘磺酸钠中的一种或几种。
所说的增强纤维可以是石棉、钢纤维、矿渣纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维和碳纤维中的一种或几种。
所说的摩擦性能调节剂及填料可以是二硫化钼、滑石、云母、氯化锡、石墨、重晶石、硅灰石、蛭石、轮胎粉、氧化铝和硅微粉中的一种或几种。
本发明具有以下有益效果：
本发明制备工艺简单，采用湿法混合摩擦材料组分，将树脂溶解于溶剂中形成溶液，利用树脂溶液的流动性包覆纤维，实现了纤维与树脂的均匀混合，并在表面活性剂的作用下增强树脂与纤维的结合强度，可以减少树脂与纤维用量，降低生产成本，同时，可以避免纤维在制动过程中被摩擦力拨出，利于提高刹车片的摩擦性能与使用寿命。本发明制备的摩擦材料可广泛用于制备机动车刹车片、机床及电极的制动器、离合器衬片等。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步描述。
实例1：
称取酚醛树脂5份和六次甲基四胺0.05份，溶解于工业酒精与二甲苯的混合溶液中，同时加入1份硅烷偶联剂，搅拌均匀后加入8份芳纶纤维与12份钢纤维，搅拌后加入1.5份二硫化钼、4份石墨、16份重晶石、5份硅灰石、4份轮胎粉。混合搅拌均匀后在90℃的烘箱中干燥24小时，得摩擦材料。
实例2：
称取硼改性酚醛树脂10份和乌洛托品0.15份，溶解于工业酒精与丙酮的混合溶液中，同时加入2.5份十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后加入8份钢纤维与10份碳化硅纤维及10份沥青碳纤维，搅拌后加入3.5份二硫化钼、7份石墨、30份重晶石、10份硅灰石、10份轮胎粉。混合搅拌均匀后在120℃的烘箱中干燥8小时，得摩擦材料。
实例3：
称取三聚氰胺改性酚醛树脂15份、六次甲基四胺0.5份和乌洛托品3份，溶解于工业酒精与醋酸乙脂的混合溶液中，同时加入1.5份聚丙烯酸钠与3份十二烷基硫酸钠，搅拌均匀后加入15份钢纤维与18份沥青碳纤维，混合搅拌均匀后在100℃的烘箱中干燥12小时。再将上述包覆树脂的纤维干燥后加入5份二硫化钼、15份石墨、30份重晶石、10份氧化铝、10份轮胎粉，混合搅拌5小时，得摩擦材料。
实例4：
称取芳烷基改性酚醛树脂10份、六次甲基四胺2份，溶解于工业酒精与醋酸丁脂的混合溶液中，同时加入1份十二烷基硫酸钠与2份亚甲基双萘磺酸钠，搅拌均匀后加入5份玻璃纤维、5份芳纶纤维与20份沥青碳纤维，混合搅拌均匀后在110℃的烘箱中干燥10小时。再将上述包覆树脂的纤维干燥后加入2份二硫化钼、12份石墨、28份重晶石、12份氧化铝、6份轮胎粉，混合搅拌3小时，得摩擦材料。
将上述实例中制得的摩擦材料压制成坯体，然后在160℃、20MPa的压力下模压15分钟，再在180℃下热处理10小时即得到刹车片成品。将上述制得的刹车片成品按照国家标准GB5763-1998，在定速式摩擦试验机上测试本发明产品的摩擦系数与磨损率，具体测试结果如下表所示：
| 项目 | 检测温度 | 国家标准 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 |
| 摩擦系数(μ) | 100℃ | 0.25～0.65 | 0.38 | 0.38 | 0.38 | 0.38 |
| 150℃ | 0.25～0.70 | 0.38 | 0.38 | 0.38 | 0.38 | |
| 200℃ | 0.25～0.70 | 0.39 | 0.39 | 0.39 | 0.39 | |
| 250℃ | 0.25～0.70 | 0.39 | 0.40 | 0.39 | 0.40 | |
| 300℃ | 0.25～0.70 | 0.41 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | |
| 350℃ | 0.20～0.70 | 0.39 | 0.39 | 0.38 | 0.39 | |
| 磨损率(10-7cm3/N·m) | 100℃ | ≤0.50 | 0.07 | 0.06 | 0.07 | 0.06 |
| 150℃ | ≤0.70 | 0.10 | 0.08 | 0.10 | 0.09 | |
| 200℃ | ≤1.00 | 0.09 | 0.10 | 0.08 | 0.09 | |
| 250℃ | ≤1.50 | 0.08 | 0.11 | 0.09 | 0.09 | |
| 300℃ | ≤2.50 | 0.09 | 0.12 | 0.11 | 0.11 | |
| 350℃ | ≤3.50 | 0.13 | 0.15 | 0.14 | 0.13 |
从上表可以看出，本发明产品的摩擦系数随温度的升高基本没有变化，说明其耐热性能好且稳定。本发明产品的磨损率远远小于国家标准要求，说明本发明利用树脂溶液包覆纤维，并利用表面活性剂增强树脂与纤维的结合强度，能有效阻止纤维在制动过程中被摩擦力拨出的可能，提高刹车片的使用寿命。
Claims (7)
1.一种湿法混料制备摩擦材料的方法，其制备过程如下：
1)将5～15份树脂与0.05～5份树脂固化剂溶解于溶剂中，同时加入0.5～10份表面活性剂，搅拌均匀，得树脂溶液；
2)将20～50份增强纤维浸入到上述的树脂溶液中，混合搅拌均匀，得到浸有增强纤维的树脂溶液；
3)向浸有增强纤维的树脂溶液中加入30～70份摩擦性能调节剂及填料，搅拌混合均匀，然后在80～120℃的温度下干燥3～24小时；或者先将浸有增强纤维的树脂溶液在80～120℃的温度下干燥3～24小时，再与30～70份摩擦性能调节剂及填料混合搅拌均匀，得到摩擦材料。
2.根据权利要求1所述的湿法混料制备摩擦材料的方法，其特征是所说的树脂为酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂和芳烷基改性酚醛树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的湿法混料制备摩擦材料的方法，其特征是所说的树脂固化剂为六次甲基四胺、硫磺和乌洛托品中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的湿法混料制备摩擦材料的方法，其特征是所说的溶剂为无水乙醇、丙酮、二甲苯、醋酸乙脂、醋酸丁脂和水中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的湿法混料制备摩擦材料的方法，其特征是所说的表面活性剂为硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠和亚甲基双萘磺酸钠中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的湿法混料制备摩擦材料的方法，其特征是所说的增强纤维为石棉、钢纤维、矿渣纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维和碳纤维中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的湿法混料制备摩擦材料的方法，其特征是所说的摩擦性能调节剂及填料为二硫化钼、滑石、云母、氯化锡、石墨、重晶石、硅灰石、蛭石、轮胎粉、氧化铝和硅微粉中的一种或几种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20090722 Termination date: 20210426 |