CN101880435A - 气动离合器用摩擦制动片及其制备方法 - Google Patents

气动离合器用摩擦制动片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气动离合器用摩擦制动片及制备方法。目的是摩擦制动片应耐高温、耐磨损、低噪音以及制动力矩稳定；制作方法应制造简便，成本较低。技术方案是：一种气动离合器用摩擦制动片，包括铁基骨架以及粘接在铁基骨架上的摩擦材料层；摩擦材料层中的主要成分及重量份是：纳米改性酚醛树脂10～15份，芳纶浆粕纤维2～3份，腈纶短切纤维6～8份，矿物纤维16～20份，沉淀硫酸钡16～22份，改性漂珠粉4～6份，金属硫化物3～5份，粉末丁腈橡胶2～4份，金属纤维3～5份，钛酸钾化合物3～5份，三聚氰胺-腰果壳油4份。制备方法是：1)称取原材料；2)混拌原材料；3)模压成型；4)热固化：5)切槽、磨削加工后即成。

Description

气动离合器用摩擦制动片及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种摩擦材料及其制备方法，尤其是纳米材料气动离合器用摩擦制动片及其制备方法。
背景技术
气动离合器与电子电器、液压一样，现在已广泛地运用于各个行业；据统计，在工业发达国家中，全自动化流程中约有30％装有气动系统。我国气动制造业和气动技术的研究与应用起步较迟，但近十多年有很大的发展。气动技术已逐步推广应用于各个工业部门，在生产发挥了显著的效益。气动离合器产业的发展带动了气动离合器用摩擦制动片应用需求的增长。目前气动离合器用摩擦制动片，被广泛运用于各种规格的气动离合器中，是成型气动离合器不可或缺的一部分，关系到气动设备的性能与安全。
气动离合器用摩擦制动片是一种构造简单、适用性广、安装维护方便的气动制动器材；气动离合器对摩擦材料的要求很高，需要有稳定的摩擦、磨损性能和一定的耐高温性，低噪音，并能满足上万次以上连续开启操作作业，使用性能保持稳定，同时材料还要求满足欧盟ROHS环保及相关限用物质指令的要求，不含石棉、铅、镉、汞、六价铬等影响人体健康的物质。现有的摩擦材料均未能达到上述要求，因而制约了气动离合器的进一步普及应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中存在的问题，提供一种气动离合器用摩擦制动片的改进，该摩擦制动片应具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定的特点。
本发明的另一个目的是提供上述气动离合器用摩擦制动片的制作方法，该方法应具有制造简便，成本较低的特点。
本发明提供了以下技术方案：
一种气动离合器用摩擦制动片，包括铁基骨架以及粘接在铁基骨架上的摩擦材料层；其特征在于摩擦材料层中包括的成分及重量份是：纳米改性酚醛树脂10～15份，芳纶浆粕纤维2～3份，腈纶短切纤维6～8份，矿物纤维16～20份，沉淀硫酸钡16～22份，氧化铝1～2份，改性漂珠粉4～6份，金属硫化物3～5份，粉末丁腈橡胶2～4份，金属纤维3～5份，钛酸钾化合物3～5份，硬脂酸锌0.5～1份，三聚氰胺-腰果壳油4份。
所述芳纶浆粕纤维的直径为10-15um，长度0.6-1.2mm。
所述腈纶短切纤维的直径12-18um，长度0.6-1.0mm。
所述金属纤维为黄铜纤维，纤维直径为0.1-0.3mm，纤维长度3-5mm。
所述金属硫化物为二硫化钼与硫化梯的复合物。
所述矿物纤维为玄武棉矿物纤维。
所述各种原材料中，沉淀硫酸钡、氧化铝、改性漂珠粉、金属硫化物、粉末丁腈橡胶、钛酸钾化合物、硬脂酸锌的粒度≤300目。
上述气动离合器用摩擦制动片的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取摩擦材料层的各种原材料备用；
2)先将芳纶浆粕纤维与腈纶短切纤维投入高速混料机内，混拌1～2分钟，然后把原材料全部投入高速混料机内，混拌时间为4～5分钟；
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型在铁基骨架上，其热压温度为170℃～180℃，热压时间为5～6分钟，热压压力为11-13MPa；
4)热固化：将热压成型后的中间产品放入烘箱，升温至150℃时保温2小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；然后在0.5小时内升温至180℃保温1小时；最后在1小时内升温至200℃保温2小时；
5)对固化后的气动离合器用摩擦制动片进行切槽、磨削加工后即成。
摩擦制动片的外表面还进行静电喷塑，并进行热固化处理。
本发明的有益效果是：该摩擦制动片具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定的特点；经测试：在250℃时摩擦系数仍高于同类产品12％，而磨损率(10-7cm3/N·m)则为同类产品50％；而且，所有原材料均可外购获得，不但符合环保要求，而且制造简便，成本较低，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明提供的气动离合器用摩擦制动片，包括铁基骨架1以及粘接在铁基骨架上的摩擦材料层2；其中摩擦材料层包括的成分及重量份是：纳米改性酚醛树脂10～15份，芳纶浆粕纤维2～3份，腈纶短切纤维6～8份，矿物纤维16～20份，沉淀硫酸钡16～22份，氧化铝1～2份，改性漂珠粉4～6份，金属硫化物3～5份，粉末丁腈橡胶2～4份，金属纤维3～5份，钛酸钾化合物3～5份，硬脂酸锌0.5～1份，三聚氰胺-腰果壳油4份。
所述芳纶浆粕纤维的直径推荐为12um，长度推荐为0.8mm；腈纶短切纤维的直径推荐为15um，长度推荐为0.8mm。所述金属纤维推荐采用黄铜纤维，黄铜纤维的细度、长度可根据需要选定(纤维直径推荐为0.5mm，纤维长度推荐为4mm)；金属硫化物为二硫化钼与硫化梯的复合物(商品型号为CPX26)，其中的二硫化钼与硫化梯比例也可根据需要确定。
所述矿物纤维(商品型号为QF-A06)的成份为玄武棉矿物纤维，也可添加一定量的有机纤维(如剑麻纤维、木质纤维)；三聚氰胺-腰果壳油是三聚氰胺添加腰果壳油并经改性后的聚合物。
作为推荐，所述各种原材料中，沉淀硫酸钡、氧化铝、改性漂珠粉、金属硫化物、粉末丁腈橡胶、钛酸钾化合物、硬脂酸锌的粒度均应≤300目。
以上所述所有原材料全部外购。
增强纤维是摩擦材料的重要组分，具有一定的强度和韧性，能够起到骨架作用，对材料的摩擦磨损性能有着重要影响。腈纶纤维强度高、高温性能好、耐磨损且具有一定的吸音功能，但变形能力差；而加入芳纶浆粕纤维后，能够大大提高摩擦材料的综合性能。
酚醛树脂(PF)具有良好的压缩强度、耐溶剂性及阻燃性能，常用作基体粘接剂。但普通PF因分子结构上的缺陷，具有硬度高、质脆、粘接力小、耐热性差等缺点；为此采用了三聚氰胺-腰果壳油酚醛树脂与无机纳米粒子对酚醛树脂进行了共混改性。三聚氰胺-腰果壳油与酚醛树脂有优良的相容性，能充分分散于PF中，形成均匀分散的两相体系并产生共聚反应；由此提高了酚醛树脂的粘接力、耐热性、耐分解性以及韧性。此外，改性后的酚醛树脂在高温下易形成蜂窝状结构的碳化绝热层，可阻止热量向材料内部扩散，起到保护内部结构的作用，使摩擦材料表现出良好的热稳定性，还能有效抑制高温热衰退的发生，稳定摩擦系数、降低制动躁音和磨损率，对制品的冲击强度也有明显的改善。
上述气动离合器用摩擦制动片的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原材料备用；
2)先将芳纶浆粕纤维与腈纶短切纤维投入高速混料机内，混拌1～2分钟，然后把原材料全部投入高速混料机内，混拌时间为4～5分钟；
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型在铁基骨架1上，其热压温度为170℃～180℃，热压时间为5～6分钟，热压压力为11-13MPa；
4)热固化：升温至150℃时保温2小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；然后在0.5小时内升温至180℃保温1小时；最后在1小时内升温至200℃保温2小时；
5)对固化后的气动离合器用摩擦制动片进行切槽、磨削加工后即成。
所述摩擦制动片的外表面还进行静电喷塑，并进行热固化处理。
上述加工方法获得的摩擦制动片，经过了对比检测，获得数据如下：
 100℃摩擦系数   150℃摩擦系数   200℃摩擦系数   250℃摩擦系数   100℃摩损率10-7cm3/N·m   150℃摩损率10-7cm3/N·m   200℃摩损率10-7cm3/N·m   250℃摩损率10-7cm3/N·m
  被检产品 0.38 0.44 0.41 0.44 0.05 0.08 0.09 0.10
  对比产品 0.37 0.40 0.42 0.39 0.08 0.10 0.12 0.15
表中数据可知：摩擦系数明显优于对比产品(国外同类产品)；而摩损率则显著小于对比产品(国外同类产品)。

Claims (9)

1.一种气动离合器用摩擦制动片，其中包括的成分及重量份是：纳米改性酚醛树脂10～15份，芳纶浆粕纤维2～3份，腈纶短切纤维6～8份，矿物纤维16～20份，沉淀硫酸钡16～22份，氧化铝1～2份，改性漂珠粉4～6份，金属硫化物3～5份，粉末丁腈橡胶2～4份，金属纤维3～5份，钛酸钾化合物3～5份，硬脂酸锌0.5～1份，三聚氰胺-腰果壳油4份。
2.根据权利要求1所述的一种气动离合器用摩擦制动片，其特征在于：所述芳纶浆粕纤维的直径为10-15um，长度0.6-1.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种气动离合器用摩擦制动片，其特征在于：所述腈纶短切纤维的直径12-18um，长度0.6-1.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种气动离合器用摩擦制动片，其特征在于：所述金属纤维为黄铜纤维，纤维直径为0.1-0.3mm，纤维长度3-5mm。
5.根据权利要求1所述的一种气动离合器用摩擦制动片，其特征在于：所述金属硫化物为二硫化钼与硫化梯的复合物。
6.根据权利要求1所述的一种气动离合器用摩擦制动片，其特征在于：所述矿物纤维为玄武棉矿物纤维。
7.根据权利要求2或3或4或5或6所述的一种气动离合器用摩擦制动片，其特征在于：所述的沉淀硫酸钡、氧化铝、改性漂珠粉、金属硫化物、粉末丁腈橡胶、钛酸钾化合物、硬脂酸锌的粒度≤300目。
8.权利要求1所述的气动离合器用摩擦制动片的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原材料备用；
2)先将芳纶浆粕纤维与腈纶短切纤维投入高速混料机内，混拌1～2分钟，然后把原材料全部投入高速混料机内，混拌时间为4～5分钟；
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为170℃～180℃，热压时间为5～6分钟，热压压力为11-13MPa；
4)热固化：升温至150℃时保温2小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；然后在0.5小时内升温至180℃保温1小时；最后在1小时内升温至200℃保温2小时；
5)对固化后的气动离合器用摩擦制动片进行切槽、磨削加工后即成。
9.根据权利要求8所述的气动离合器用摩擦制动片的制备方法，其特征在于：摩擦制动片的外表面还进行静电喷塑，并进行热固化处理。
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