CN102364143B - 稻壳炭在制备刹车片中的应用及一种刹车片的摩擦材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了稻壳炭在制备刹车片中的应用，同时提供了一种用于制备刹车片的摩擦材料，其特征在于，由以下重量份的材料按常规刹车片压制方法制备而成：矿物纤维10~15%，石墨5-10%，硫酸钡15-25%，钢棉15-20%，增磨剂1-3%，焦炭粉5-15%，轮胎粉1-4%，树脂7-11%，丁腈粉1-3%，氧化钙1-2%，摩擦粉2-5%，稻壳炭5-30%。本发明摩擦材料选用稻壳炭为摩擦填料，与其它原料一起按常规刹车片压制方法制备而成的刹车片，按GB5763-2008标准在定速试验上按4类测试，摩擦系数平稳，磨损率小，完全达到国家标准。经在桑塔纳，索纳塔和捷达的出租车上大量使用，制动平稳，没有噪音抱怨，寿命达到35000公里以上。

Description

稻壳炭在制备刹车片中的应用及一种刹车片的摩擦材料

技术领域

本发明涉及稻壳炭的一种新应用，特别是在制备刹车片中的应用，以及一种含有稻壳炭的刹车片摩擦材料。

背景技术

汽车上的最重要的安全系统就是制动系统，所有的制动部件都是安全件。刹车片是整个制动系统中重要的环节之一，它会直接影响到整个制动系统的可靠性。

刹车片与刹车盘（鼓）相互摩擦形成了摩擦对偶，产生制动力矩，并将汽车的动能转化成热能，制动时刹车片和刹车盘的温度会上升300-400℃。制动刹车片和刹车盘（鼓）是车辆中承受压力最大的元件，它们易受到高温，机械和化学的极度重负。.此外，刹车片长时间都暴露于外界环境的影响之下，比如潮湿、灰尘和污渍等，这些都会对其性能和寿命产生影响。

刹车片动态摩擦系数决定了制动力的大小，而且摩擦系数也对制动平衡及制动中车辆操作的稳定性起决定作用。摩擦系数的降低会引起制动性能相当大的变化，也许会导致制动距离大幅增加，造成人身安全的威胁。因此刹车片的摩擦系数必须保证在所有行驶条件（速度，温度，湿度，压力）下和整个使用寿命内的稳定。合格的刹车片，摩擦系数必须满足刹车要求，而且在各种行驶条件下能保持稳定。

刹车片一般由钢背、粘接层和摩擦层构成。构成摩擦层的摩擦材料包括粘接剂、纤维、填料、增摩剂及减磨剂等材料。根据车型不同有时还需要加上减震垫片、刷胶、开槽、磨斜角等工艺处理，目的是为了增加刹车系统的效能。

因为刹车片在制动过程中容易产生制动噪音，故摩擦材料中填料的选择要考虑减噪功能。现市场上应用广泛的具有减噪功能的填料包括膨胀性材料如膨胀蛭石，膨胀珍珠岩，这种材料大多是矿物经提炼加工，加工过程中粉尘很大，对环境污染严重。颗粒状材料如颗粒石墨等，是经过矿物提取后加工合成的，在制造过程中能耗大，粉尘大，极易引起操作工呼吸道疾病。

稻壳是稻谷外面的一层壳，可以用来做酱油、酒、燃料。稻壳因产地不同组成也有所不同，其基本化学成分为：水份占7.5％～15％，粗纤维占35.5％～45％，木质素占21％～26％，粗蛋白占2.5％～3.0％，脂类物占0.7％～1.3％，多缩戊糖占16％～22％，灰分占13％～22％。

水稻是世界上种植面积最广、产量最大的农作物之一。全世界每年生产6亿多吨稻谷。在稻谷加工成稻米之后，稻壳大部分作为废物丢弃或用作低级燃料，不少地方的农民还会把稻壳和稻草一起烧掉。燃烧时直接向大气排放大量二氧化碳，产生大量的粉尘，燃烧时产生的浓烟还会引发呼吸道疾病。上述这些处理方式不仅污染环境，而且造成了资源的浪费。

随着稻壳发电的技术日趋成熟，稻壳已经由废弃资源变成了生物能源。在稻壳发电厂内，由稻壳燃烧后产生的稻壳炭越来越多。这些稻壳炭的堆积又造成了新的污染和资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种稻壳炭在制备刹车片中作为填料的新应用。由于稻壳炭本身的特性具有大的空隙度、高含量的灰分（此灰分的化学成分主要是二氧化硅），比表面积很大，具有良好的减噪性能，非常适宜作为刹车片的填料。将稻壳炭作为填料用于制备刹车片，在保证摩擦系数和寿命的同时，在刹车片的制动过程中可以有效吸收制动噪音，减少噪音污染。

本发明还提供了一种用于制备刹车片的摩擦材料，其特征在于，由以下重量份的材料按常规刹车片压制方法制备而成：矿物纤维10~15%，石墨5-10%,硫酸钡15-25%,钢棉15-20%,增磨剂1-3%, 焦炭粉5-15%, 轮胎粉1-4%, 树脂7-11%, 丁腈粉1-3%, 氧化钙1-2%,摩擦粉2-5%，稻壳炭5-30%。

进一步地，用于制备刹车片的摩擦材料优选由以下重量份的材料按常规刹车片压制方法制备而成：矿物纤维15%，石墨5%,硫酸钡20%,钢棉17%,增磨剂2%, 焦炭粉10%, 轮胎粉2%, 树脂9%, 丁腈粉1%, 氧化钙1%,摩擦粉3%，稻壳炭15%。

更进一步地，所述增磨剂可以是铬铁矿粉、氧化铝或氧化锆等增加摩擦系数的材料。

本发明中，稻壳炭不需要经过加工处理，可以直接作为刹车片填料与其它组分一起压制成刹车片，可避免加工过程对环境造成的污染，使用方便。

稻壳炭气孔率高，堆积密度低于20g/100ml，呈松散状态，外壳坚硬，强度高。将稻壳炭用于制备刹车片，可以降低刹车片的重量，从而减轻汽车的重量为汽车节能起到一定的作用。

本发明摩擦材料选用稻壳炭为填料，与其它原料一起按常规刹车片压制方法制备而成的刹车片，按GB5763-2008标准在定速试验上按4类测试，摩擦系数平稳，磨损率小，完全达到国家标准。经在桑塔纳，索纳塔和捷达的出租车上大量使用，制动平稳，没有噪音抱怨，寿命达到35000公里以上。

稻壳炭市场供应量大，原料易得，价格便宜，作为刹车片摩擦材料的填料，市场应用前景非常广阔。

本发明中，稻壳炭在制备刹车片中的新用途不仅能降低污染、净化环境，而且能将废物充分利用，还能回收资源和能源以创造经济效益，符合国家节能减排、废弃物资源化利用、可持续发展的基本国策。

常规刹车片压制方法没有特别限制，只要将各组分混合均匀即可，混合、压制以及热处理的条件和设备为本领域技术人员所公知。例如：压制温度：160℃；压力：400MPa；时间：1min/mm的条件下一次性压制成型。热处理工艺：170℃保温2h，190℃保温3h。

本发明中，“稻壳炭”是稻壳不完全燃烧的产物，例如经过发电厂燃烧发电后的剩余物质，或者稻壳经过加热至其着火点温度以下，使其不充分燃烧而形成的木炭化物质，俗称“炭化稻壳”。稻壳炭具有稻壳的完整外形，其含C量约为30-50%，SiO2含量约为30-50%。

具体实施方式

实施例1：

矿物纤维15%，石墨10%,硫酸钡22%,钢棉17%,增磨剂2%, 焦炭粉15%, 轮胎粉2%, 树脂7%, 丁腈粉1%, 氧化钙1%, 摩擦粉3%，稻壳炭5%，总量100%。

将上述材料按照常规压制方法制成刹车片，按GB5763-2008标准在定速试验机上按4类测试，结果如表1所示。

表1：

从表1的数据可以看出，本发明实施例1得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.36-0.48，降温阶段摩擦系数在0.37-0.53，磨损率小，完全达到国家标准。经过在桑塔纳，索纳塔和捷达的出租车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

实施例2：

矿物纤维15%，石墨5%,硫酸钡20%,钢棉17%,增磨剂2%, 焦炭粉10%, 轮胎粉2%, 树脂9%, 丁腈粉1%, 氧化钙1%, 摩擦粉3%，稻壳炭15%，总量100%。

将上述材料按照常规压制方法制成刹车片，按GB5763-2008标准在定速试验机上按4类测试，结果表2所示。

表2：

从表2的数据可以看出，本发明实施例2得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.36-0.39，降温阶段摩擦系数在0.35-0.38，磨损率小，完全达到国家标准。经过在桑塔纳，索纳塔和捷达的出租车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

实施例3：

矿物纤维10%，石墨5%,硫酸钡15%,钢棉15%,增磨剂2%, 焦炭粉5%, 轮胎粉2%, 树脂11%, 丁腈粉1%, 氧化钙1%, 摩擦粉3%，稻壳炭30%，总量100%。

将上述材料按照常规压制方法制成刹车片，按GB5763-2008标准在定速试验机上按4类测试，结果表3所示。

表3：

从表3的数据可以看出，本发明实施例3得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.33-0.40，降温阶段摩擦系数在0.32-0.38，磨损率小，完全达到国家标准。经过在桑塔纳，索纳塔和捷达的出租车上大量使用，制动平稳，制动噪音小，摩擦材料寿命达到35000公里以上。

Claims (3)

1.一种用于制备刹车片的摩擦材料，其特征在于，由以下重量份的材料按常规刹车片压制方法制备而成：矿物纤维10~15%，石墨5-10%,硫酸钡15-25%,钢棉15-20%,增磨剂1-3%, 焦炭粉5-15%, 轮胎粉1-4%, 树脂7-11%, 丁腈粉1-3%, 氧化钙1-2%,摩擦粉2-5%，稻壳炭5-30%。

2.如权利要求1所述的用于制备刹车片的摩擦材料，其特征在于，由以下重量份的材料按常规刹车片压制方法制备而成：矿物纤维15%，石墨5%,硫酸钡20%,钢棉17%,增磨剂2%, 焦炭粉10%, 轮胎粉2%, 树脂9%, 丁腈粉1%, 氧化钙1%,摩擦粉3%，稻壳炭15%。

3.如权利要求1或2所述的用于制备刹车片的摩擦材料，其特征在于，所述增磨剂是铬铁矿粉、氧化铝或氧化锆。