CN101429297A - 一种摩擦片材料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦片材料及其使用方法，所述的摩擦片含有重量百分比为12－20％的碳纤维。所述的摩擦材料的使用方法，依次包括混炼工序、热压工序、热固工序、抛丸工序、整平工序，本发明与现有技术相比，以此摩擦材料制作的HF－103－BM摩擦片，不但具有纸基摩擦材料动(静)摩擦系数稳定、磨耗率低、强度高的优点，同时还具有优于橡胶摩擦材料的高摩擦系数、传递扭矩大的特性，达到并优于日本FCC摩擦片性能参数，并且成本低。

Description

一种摩擦片材料及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种摩擦片材料及其使用方法，特别涉及一种用于高速重载摩托车的摩擦片材料及其使用方法。

背景技术

目前，国内摩托车用湿式摩擦材料仍主要为传统的橡胶软木型，也有少量的纸基型，橡胶软木型的成本低廉，但存在易烧损、起步发冲、重载打滑等缺陷。而纸基型摩擦片的动摩擦系数相对较低，难以满足大多数用户特别是需载重高速用户的需要，并且由于纸基摩擦材料生产批量小，质量不稳定，成本过高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低的、动静摩擦系数大的摩擦片材料。

本发明所要解决的另外一个技术问题是上述摩擦片材料的使用方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种摩擦片材料，含有重量百分比为12—20％的碳纤维。

所述的碳纤维的长度小于100μm。

所述的摩擦片还包括以下物质及重量百分比：

丁腈橡胶                   40～55％

改性酚醛树脂               8～15％

软木                       20～35％

石墨                       5～10％

二氧化硅                   1～5％

硅藻土                     2～5％

摩擦调整剂                 2～10％

氧化铝                       1～5％

海泡石                       1～5％

摩擦粉                       2～5％。

为提高摩擦片耐高温耐磨性能，降低对偶片的磨损率，还可在摩擦材料中添加占摩擦材料总重量的2％～4％的黄铜粉。

所述的摩擦材料的使用方法，即摩擦片的制备方法，依次包括混炼工序、热压工序、热固工序、抛丸工序、整平工序：

a)混炼工序：将石墨、二氧化硅、硅藻土、摩擦调整剂、氧化铝、海泡石、摩擦粉混匀后，加入软木和碳纤维混匀；再与丁腈橡胶、改性酚醛树脂在温度为80℃±5℃，的情况下，强力混炼5～10min，即可。

b)热压工序：热压温度为210℃±10℃、压力18～22MPa、保温35～45S，其间放气2～3次；

c)热固工序：采用5—10次升温，每次升温值为5—10℃，升温时间为0.5—1h，从130℃升到180℃，每次保温1h，然后开始空冷。

在本发明的配方中，在传统的摩擦材料的增强纤维软木中加入100μm以下的碳纤维粉，进行混杂增强，不但可以降低成本，而且可以充分发挥每种纤维的优点，弥补相互的缺陷，使性能更加完善，更加优异。利用了橡胶软木的弹性和碳纤维优异的耐温性和耐磨性，不但使其具有高摩擦系数和传递扭矩大的特点，而且还能减少摩擦材料和对偶片之间的磨损，降低摩擦材料的磨损率，同时，由于碳纤维的三维结构，在工作过程中，能使大量的油通过毛细管的作用渗透到摩擦材料中，流入和吸出带走热量，减少摩擦界面的热量积累，提高耐热性，即提高抗衰性。同时，碳纤维的三维结构能稳定并且减少材料的收缩和膨胀，化学稳定性好，因此使摩擦材料具有动静摩擦系数稳定的高性能。

碳纤维含量对摩擦材料的摩擦、磨损性能的影响是很犬的。试验表明，碳纤维含量低于12％时，材料的磨损率明显下降。摩擦材料在高温时的磨损机制主要是由于粘结剂的热分解，失去胶粘作用，各组分易脱落造成磨损加剧，同时出现热衰退现象。碳纤维混杂后在摩擦材料内结织成网状，起到增强作用。由于含量太少，增强作用不明显。摩擦材料在摩擦过程中，增强纤维将被剥离、拉拔和剪切，因而提供一定的摩擦力矩。由于碳纤维的比表面积大，所以当碳纤维含量增加时，摩擦力矩增大，摩擦系数也因此增加。但是当材料中碳纤维含量高于20％时，材料中粘结剂的含量相对降低，其与树脂基体之间的粘结力下降，纤维更加容易被剥离、拉拔，而靠纤维剪切所能提供的摩擦力矩减少。保持增强纤维与树脂粘结剂的适当比例，在增加纤维含量的同时，增加树脂含量，能保持其高温稳定的摩擦系数和低的磨损量。

传统摩擦片制作采用的热压温度是180℃±5℃，压力3～10MPa，保温5～10s。由于本发明采用的是碳纤维与软木混杂纤维，与树脂的润湿性，粘附性差，使用该工艺，造成材料成型困难，材料表面起泡有微裂纹，这是因为树脂固化反应不完全，短时产生了大量气体且又不能及时完全排出，故采用的热压成型工艺参数为210℃±10℃、压力18～22MPa、保温35～45S，放气2～3次。

通常的固化处理温度是140～180℃，保温时间2～6h。通过MM1000-II型磨损性能试验发现，采用此工艺，同一材料的摩擦系数，在比压不变的情况下，随着速度温度的增加，摩擦系数逐渐降低，磨损量增大。这表明，树脂未充分固化，还有残余的低分子物，材料中的内应力未消除。为保证材料强度及摩擦磨损性能的稳定性，故采用了固化处理工艺为：采用5—10次升温，每次升温值为5—10℃，升温时间为0.5—1h，从130℃升到180℃，每次保温1h，然后开炉空冷。

本发明与现有技术相比，以此摩擦材料制作的HF-103-BM摩擦片，不但具有纸基摩擦材料动(静)摩擦系数稳定、磨耗率低、强度高的优点，同时还具有优于橡胶摩擦材料的高摩擦系数、传递扭矩大的特性，达到并优于日本FCC摩擦片性能参数，并且成本低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

本发明的碳纤维的碳含量99.9％，长度100um以下，平均长度15um，由杭州宏远塑化有限公司提供。

丁腈橡胶由型号为35LM，韩国锦湖公司生产。

改性酚醛树脂由杭州宏远塑化有限公司提供。

以黄山奔马公司的HF-103-BM型号的摩擦片为例。

本发明的实施例的百分浓度均为重量百分浓度。

实施例1：

所述的摩擦材料的使用方法，即摩擦片的制备方法，依次包括混炼工序、热压工序、热固工序、抛丸工序、整平工序：

a)混炼工序：将7％石墨、1％二氧化硅、2％硅藻土、10％摩擦调整剂、1％氧化铝、5％海泡石、2％摩擦粉混匀后，加入35％软木和12％碳纤维混匀；再与55％丁腈橡胶、8％改性酚醛树脂在温度为80℃的情况下，强力混炼5min，即可。

b)热压工序：热压温度为210℃，压力18MPa、保温35S，其间放气3次；

c)热固工序：采用5次升温，每次升温值为10℃，升温时间为0.5，从130℃升到180℃，每次保温1h，然后开始空冷。

实施例2：

所述的摩擦材料的使用方法，即摩擦片的制备方法，依次包括混炼工序、热压工序、热固工序、抛丸工序、整平工序：

a)混炼工序：将10％石墨、3％二氧化硅、4％硅藻土、6％摩擦调整剂、5％氧化铝、3％海泡石、5％摩擦粉混匀后，加入30％软木和16％碳纤维混匀；再与47％丁腈橡胶、11％改性酚醛树脂在温度为85℃的情况下，强力混炼7min，即可。

b)热压工序：热压温度为200℃，压力22MPa、保温45S，其间放气3次；

c)热固工序：采用7次升温，每次升温值为8℃，升温时间为25min，从130℃升到180℃，每次保温1h，然后开始空冷。

实施例3：

所述的摩擦材料的使用方法，即摩擦片的制备方法，依次包括混炼工序、热压工序、热固工序、抛丸工序、整平工序：

a)混炼工序：将5％石墨、5％二氧化硅、5％硅藻土、2％摩擦调整剂、3％氧化铝、1％海泡石、3％摩擦粉混匀后，加入20％软木和20％碳纤维、3％黄铜粉混匀；再与40％丁腈橡胶、15％改性酚醛树脂在温度为75℃的情况下，强力混炼10min，即可。

b)热压工序：热压温度为220℃，压力18MPa、保温40S，其间放气2次；

c)热固工序：采用10次升温，每次升温值为5℃，升温时间为15min，从130℃升到180℃，每次保温0.5h，然后开始空冷。

将本发明制备的HF-103-BM摩擦片经过QM1000-II型湿式摩擦材料性能试验机按湿式(非金属类)摩擦材料、中华人民共和国国家标准(GB/T13826-92)进行检测，其结果与与纸基摩擦材料和橡胶软木型摩擦材料的性能比较如下：

表1：

 

	静摩擦系数	动摩擦系数	摩擦材料磨损率(×10-8cm3/J)	对偶材料磨损率(×10-8cm3/J)	动摩擦系数(>200℃)
						实施例1	0.38	0.21	0.20	0.31	0.18(耐高温)
实施例2	0.36	0.20	0.19	0.33	0.18
						实施例3	0.35	0.20	0.20	0.30	0.18
日本FCC	0.31～0.34	0.18～0.20	2.0～2.2	0.5～1.0	≤0.18
						纸基材料	0.13～0.19	0.08～0.14	2.1～4	1.1～1.5	≤0.11
软木橡胶	0.2～0.25	0.1～0.18	2.5～5	1.8～2.5	≤0.15

从表1可以看出，本发明与现有技术相比：采用的碳纤维和橡胶强力混炼挤压而成的摩擦材料不仅能保持比原有传统摩擦材料的更高的摩擦系数和大扭矩的特性，而且提高了摩擦材料的抗衰性和耐磨性，并具有动静摩擦系数稳定，摩擦力矩稳定的高性能。在传动过程中，起步平稳，无嗓音，换档平滑，发动机强劲有力，克服了传统摩擦片易发冲、打滑、烧损等难题。本发明产品HF-103-BM摩托车摩擦片特别适用于山区路况行驶的重载摩托车，爬坡性能强，在频繁换档、长时间行驶情况下，仍旧保持大力矩传输，使用寿命比传统橡胶软木型摩擦材料摩擦片多达三个月以上。

Claims (7)

1、一种摩擦片材料，其特征在于：含有重量百分比为12—20％的碳纤维。

2、根据权利要求1所述的一种摩擦片材料，其特征在于：所述的碳纤维的长度小于100μm。

3、根据权利要求1所述的的一种摩擦片材料，其特征在于：所述的磨擦片还包括以下物质及重量百分比：

丁腈橡胶                   40～55％

改性酚醛树脂               8～1％

软木                       20～35％

石墨                       5～10％

二氧化硅                   1～5％

硅藻土                     2～5％

摩擦调整剂                 2～10％

氧化铝                     1～5％

海泡石                     1～5％

摩擦粉                     2～5％。

4、根据权利要求1所述的的一种摩擦片材料，其特征在于：为在摩擦材料中添加占摩擦材料总重量的2％～4％的黄铜粉。

5、权利要求1所述的摩擦材料的使用方法，依次包括混炼工序、热压工序、热固工序、抛丸工序、整平工序，其特征在于：

所述的a)混炼工序：将石墨、二氧化硅、硅藻土、摩擦调整剂、氧化铝、海泡石、摩擦粉混匀后，加入软木和碳纤维混匀；再与丁腈橡胶、改性酚醛树脂在温度为80℃±5℃，的情况下，强力混炼5～10min，即可。

6、根据权利要求5所述的摩擦材料的使用方法，其特征在于：

所述的b)热压工序：热压温度为210℃±10℃、压力18～22MPa、保温35～45S，其间放气2～3次。

7、根据权利要求5所述的摩擦材料的使用方法，其特征在于：

所述的c)热固工序：采用5—10次升温，每次升温值为5—10℃，升温时间为0.5—1h，从130℃升到180℃，每次保温1h，然后开始空冷。