CN101402781A - 利用玻璃纤维和蛭石混杂制备增强摩擦材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是利用玻璃纤维和蛭石混杂制备增强摩擦材料的方法。其方案是将粘接剂、增强材料、研磨剂、润滑剂和填充料配置后，经混料、成型、平磨、喷漆、安装附件工艺步骤制得。工艺改进是在成型后进行热压和热处理；粘接剂是三聚氰胺－腰果壳油改性树脂，增强材料是玻璃纤维与芳纶纤维或矿物纤维的任意组合，研磨剂包括三氧化二铝、氧化铁或氧化镁，润滑剂是石墨、硫化锑或云母，填充料包括蛭石粉、碳酸钙、轮胎粉或硫酸钡，其中蛭石粉的用量的重量份为3－10。使用本方法生产的刹车片，高温时没有发生热衰退现象，摩擦系数稳定，产品磨耗小，冲击强度提高30％左右，使用过程中制动舒适，无噪音产生，使用寿命达5万公里以上。

Description

利用玻璃纤维和蛭石混杂制备增强摩擦材料的方法

技术领域

本发明涉及摩擦材料领域中的利用玻璃纤维和蛭石混杂制备增强摩擦材料的方法。

现有技术：

摩擦材料的加工主要包括冷成型和热压成型两种加工方式，其中热压成型的加工工艺主要包括配料、混料、成型热压、热处理、平磨、喷漆、安装附件步骤，配料的的主要原材料包括粘接剂、增强材料、研磨剂、润滑剂和填充料。近年来，各国开发出的无石棉摩擦材料多是用一些半金属、玻璃纤维、有机纤维、陶瓷纤维等增强的摩擦材料。其中玻璃纤维由于价格较低，对粘接材料树脂浸润性好，制品成型工艺简单，摩擦性能良好而受到关注。但使用玻璃纤维的缺点是硬度偏高，摩擦对偶磨损大，特别是高于600℃时摩擦对偶磨损严重，而且噪音较大，因此本材料一直没有得到推广应用。如何将玻璃纤维作为增强材料更好的应用到摩擦材料中，是本领域一直关注和研究的方向。

发明内容

本发明的目的是在摩擦材料配方中选择片状蛭石和玻璃纤维混杂增强，同时对基体进行改进，通过配方设计和工艺改进，提出一种性能达到摩擦制动材料使用的国标要求、高温摩擦性能稳定、磨损小的利用玻璃纤维和蛭石混杂制备增强摩擦材料的方法。

技术方案：将粘接剂、增强材料、研磨剂、润滑剂和填充料配置后，经混料、成型、平磨、喷漆、安装附件工艺步骤制得。工艺改进是在成型后进行热压和热处理；所述的粘接剂是三聚氰胺-腰果壳油改性树脂，其用量的重量份为5-12；所述的增强材料是玻璃纤维与芳纶纤维或矿物纤维的任意组合，其用量的重量份为20-40，其中玻璃纤维用量的重量份为5-10；所述的研磨剂包括三氧化二铝、氧化铁或氧化镁的一种或几种组合，其用量的重量份为1-15；所述的润滑剂是石墨、硫化锑或云母的一种或几种组合，其用量的重量份为5-15；填充料包括蛭石粉、碳酸钙、轮胎粉或硫酸钡的一种或几种组合，其用量的重量份为10-30，其中蛭石粉的用量的重量份为3-10。

所述填充料中还包括轮胎粉，其用量的重量份为3-5。

本发明增强体选择混杂结构，以得到所需的混杂效应，克服不足，实现性能互补，本研究选择片状蛭石和E-玻璃短切纤维进行混杂增强。蛭石是一种化学成分复杂的含水铝酸盐矿物，属单斜晶系层状结构，每层是由两层层状硅氧骨架通过含铁氢氧镁石结合而成的双层硅氧四面体。通常蛭石以若干层片单体叠合形式存在，层间含有大量空隙，在高温下，层间小分子脱失，层裂膨胀，形成片状单体，蛭石硬度低，耐高温，1200℃结构无异变。本发明所用蛭石为片状单体蛭石，因此需要对蛭石原矿进行一系列处理，处理工艺流程如下：

蛭石原矿、破碎、除杂、蛭石精矿、膨胀、剥离、膨胀蛭石、表面处理。其中膨胀处理与剥离是整个工艺中的关键，这里采用综合膨胀和剪切剥离工艺，保证了蛭石的完全膨胀和适宜的弹性模量。

玻璃纤维的主要成分为二氧化硅，三氧化硼以及钠钾钙铝的氧化物，一般E-型玻璃纤维的密度为2.4-2.7g/cm²，导热系数为0.7-12.8W/(m·k)，是优良的增强材料。

玻璃纤维表面光滑，而且纤维的静电引起的内聚力易使纤维结团，故纤维的分散和表面处理是应用中难题，这里采用的处理方法是加入适当的防静电剂搅拌分散，并注意加料次序，以取得较好的分散效果，使用适当的偶联剂对玻纤表面进行处理，以有效增强纤维与基体及填料的充分结合。根据原材料的性能及特点，选用干法工艺：压制温度为145～160℃，单位面积压力450kg/cm²，保压时间7分钟，热处理工艺为120℃保温1小时，140℃保温1小时，160℃保温1小时，180℃保温2小时。

使用本方法生产的刹车片，高温时没有发生热衰退现象，摩擦系数稳定，产品磨耗小，冲击强度提高30％左右，使用过程中制动舒适，无噪音产生，使用寿命达5万公里以上。

具体实施方式

依据发明内容，设计了A配方和B配方进行试验，实验方案及实验结果如下：

按照混料、成型热压、热处理、平磨、喷漆、烘干和安装附件等工艺加工样品，测试结果：未采用玻纤蛭石混杂增强的摩擦制动材料(配方A)摩擦材料产品硬度大，韧性差，摩擦系数衰退较大，衰退率高达30％以上，高温350℃磨损率较大，为0.6，在实验过程中有噪音产生；而采用玻纤蛭石混杂增强的摩擦制动材料(配方B)衰退率有明显改善，低于10％，高温350℃摩擦系数高于0.30，在实验时无噪音。

Claims (2)

1、一种利用玻璃纤维和蛭石混杂制备增强摩擦材料的方法，将粘接剂、增强材料、研磨剂、润滑剂和填充料配置后，经混料、成型热压和磨削工艺步骤制得，其特征是：所述的粘接剂是三聚氰胺-腰果壳油改性树脂，其用量的重量份为5-12；所述的增强材料是玻璃纤维与芳纶纤维或矿物纤维的任意组合，其用量的重量份为20-40，其中玻璃纤维用量的重量份为5-10；所述的研磨剂包括三氧化二铝、氧化铁或氧化镁的一种或几种组合，其用量的重量份为1-15；所述的润滑剂是石墨、硫化锑或云母的一种或几种组合，其用量的重量份为5-15；填充料包括蛭石与碳酸钙或硫酸钡的几种组合，其用量的重量份为10-30，其中蛭石的用量的重量份为3-10。

2、根据权利要求1所述的利用玻璃纤维和蛭石混杂制备增强摩擦材料的方法，其特征是：所述填充料中还包括轮胎粉，其用量的重量份为3-5；所述的蛭石为片状蛭石。