CN102433101B - 一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料 - Google Patents

一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由18-26%的粘结剂、46-61%的增强材料、10-15%的填料及10-16%的摩擦性能调节剂组成，所述粘结剂由占所述摩擦材料总重量的8-10%的苯并噁嗪树脂、2-4%的酚醛树脂、4-6%的丁腈橡胶及4-6%的腰果酚组成。该摩擦材料具有耐高温、低磨损、低制动噪音、摩擦系数稳定的优点。

Description

一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料
技术领域
本发明涉及一种摩擦材料，尤其涉及一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料。
背景技术
随着汽车工业和交通运输的发展，对保障行驶安全的重要部件——制动摩擦材料的要求逐步提高。传统的石棉基摩擦材料由于存在对人体的健康危害逐渐被半金属和非石棉有机(NAO)摩擦材料取代(K.W.Hee，P.Filip，Wear 259(7-12)(2005)1088-1096；B.Suresha，G.Chandramohan，P.Samapthkumaran，S.Seetharamu，S.Vynatheya，J.Reinf.Plast.Compos.25(7)(2006)771-782)。普通半金属摩擦材料存在易生锈、制动噪音和损伤对偶等缺陷而不能广泛应用，而普通NAO摩擦材料耐温性过低影响了应用范围。因此，高耐温性陶瓷型摩擦材料逐渐成为近年来汽车摩擦材料领域的研究热点(Y.Q.Wu，M.Zeng，L.Yu，L.R.Fan，J.Reinf.Plast.Compos.29(18)(2010)2732-2743)。陶瓷型摩擦材料属于NAO摩擦材料发展的一个重要分支，除具备普通NAO摩擦材料环保、制动舒适的特点外，在耐热性和高温摩擦稳定性方面都有提高。
为了满足综合性能的要求，陶瓷型摩擦材料的配方一般由多种原材料组成，按功能分为粘接剂、增强材料、普通填料和摩擦性能调节剂等。其中粘接剂提供各种组分之间必要的粘接力；摩擦性能调节剂包括各种增摩和润滑类材料，用于使摩擦性能达到理想值并保持稳定；摩擦材料增强组分提供材料必备的机械强度和基本的摩擦性能。近年来虽然在陶瓷型摩擦材料的配方上有较多研究，然而由于摩擦材料所采用的粘接剂基本为苯酚与甲醛缩聚而得的酚醛树脂，以及增强材料品种较单一等原因，对其性能的提升有限。当前，由于交通车速的提高，对于摩擦材料的耐热性提出了更高的要求。因此，提高陶瓷型摩擦材料的耐热性能也成为急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低磨损、低制动噪音、摩擦系数稳定的复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料。
为了实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：
一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由18-26％的粘结剂、46-61％的增强材料、10-15％的填料及10-16％的摩擦性能调节剂组成，所述粘结剂由占所述摩擦材料总重量的8-10％的苯并噁嗪树脂、2-4％的酚醛树脂、4-6％的丁腈橡胶及4-6％的腰果酚组成。
上述方案中，所述增强材料由占所述摩擦材料总重量的2-4％的聚丙烯腈纤维、20-25％的陶瓷纤维、6-8％的铜纤维、8-10％的氧化镁晶须、8-10％的碳酸钙晶须及2-4％的氧化铝晶须组成。
上述方案中，所述摩擦性能调节剂由占所述摩擦材料总重量的4-6％的石墨、4-6％的二硫化钼及2-4％的锆英砂组成。
上述方案中，所述填料为硫酸钡。
本发明的有益效果是：
1.本发明中采用的苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、丁腈橡胶和腰果酚作为粘结剂，充分利用了苯并噁嗪的耐高温性能、酚醛树脂的填料结合性能以及丁腈橡胶、腰果酚的韧性，且四种化合物之间能形成耐高温且高韧性的四元共交联体系，能够从根本上改善普通摩擦材料采用单一树脂为粘接剂所不能解决的摩擦材料耐高温、降低噪音和耐磨损性能三者之间的平衡问题。
2.本发明采用聚丙烯腈纤维、陶瓷纤维、铜纤维结合三种性能各异的氧化镁、碳酸钙、氧化铝无机晶须共同增强的方式，不但能提高制品的高温强度，而且使制品摩擦面具备良好的导热性，降低摩擦面工作温度，防止热衰退和摩擦高温引起材料热分解而带来的热磨损，且增强材料经正交试验优化出最佳比例。
3.采用石墨和二硫化钼为滑润组分、锆英砂为摩擦调节剂调节摩擦系数，能够适应于各种客、货、轿车等车型的使用。
附图说明
图1为本发明实施例1中制得的摩擦材料经过摩擦试验后的摩擦表面形貌照片。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由以下组分组成：
Figure BDA0000079608210000021
Figure BDA0000079608210000031
将上述原料按配比称量后，加入高速混料机(3000转/分)中搅拌均匀。混合均匀的物料，按所需要的成品厚度称量后，置于热压模具中在175±5℃和10MPa的压强下热固化20分钟成型。热固化开始阶段3分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气6次，之后保压固化。将所得固化半成品放入烘箱内，经180℃，4小时的后固化后，磨削，钻孔得到最终成品。
按GB5763-2008测试，其中冲击强度为0.5J/cm2，200℃热膨胀率为0.8％，室温压缩率为0.7％，200℃压缩率为1.7％。摩擦磨损性能测试结果见表1，可以看出该摩擦材料具有优良的耐温性，即在相当高的温度下摩擦系数保持稳定，并且在不同温度下的磨损率远低于国家标准。此外，由图1可以看出，摩擦面光滑、无热裂纹及明显的热分解现象。因此，产品具有热衰退小，耐高温，摩擦系数稳定，磨损小，无噪音等综合优点。
表1摩擦磨损性能测试结果
Figure BDA0000079608210000032
实施例2
一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由以下组分组成：
Figure BDA0000079608210000041
将上述原料按配比称量后，加入高速混料机(3000转/分)中搅拌均匀。混合均匀的物料，按所需要的成品厚度称量后，置于热压模具中在175±5℃和10MPa的压强下热固化20分钟成型。热固化开始阶段3分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气6次，之后保压固化。将所得固化半成品放入烘箱内，经180℃，4小时的后固化后，磨削，钻孔得到最终成品。
按GB5763-2008测试，其中冲击强度为0.5J/cm2，200℃热膨胀率为0.7％，室温压缩率为0.8％，200℃压缩率为1.8％。摩擦磨损性能测试结果见表2，可以看出该摩擦材料具有优良的耐温性，即在相当高的温度下摩擦系数保持稳定，并且在不同温度下的磨损率远低于国家标准。因此，产品具有热衰退小，耐高温，摩擦系数稳定，磨损小，无噪音等综合优点。
表2摩擦磨损性能测试结果
Figure BDA0000079608210000051
实施例3
一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由以下组分组成：
Figure BDA0000079608210000052
将上述原料按配比称量后，加入高速混料机(3000转/分)中搅拌均匀。混合均匀的物料，按所需要的成品厚度称量后，置于热压模具中在175±5℃和10MPa的压强下热固化20分钟成型。热固化开始阶段3分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气6次，之后保压固化。将所得固化半成品放入烘箱内，经180℃，4小时的后固化后，磨削，钻孔得到最终成品。
按GB5763-2008测试，其中冲击强度为0.5J/cm2，200℃热膨胀率为0.7％，室温压缩率为0.6％，200℃压缩率为1.6％。摩擦磨损性能测试结果见表3，可以看出该摩擦材料具有优良的耐温性，即在相当高的温度下摩擦系数保持稳定，并且在不同温度下的磨损率远低于国家标准。因此，产品具有热衰退小，耐高温，摩擦系数稳定，磨损小，无噪音等综合优点。
表3摩擦磨损性能测试结果
Figure BDA0000079608210000061
实施例4
一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由以下组分组成：
Figure BDA0000079608210000071
将上述原料按配比称量后，加入高速混料机(3000转/分)中搅拌均匀。混合均匀的物料，按所需要的成品厚度称量后，置于热压模具中在175±5℃和10MPa的压强下热固化20分钟成型。热固化开始阶段3分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气6次，之后保压固化。将所得固化半成品放入烘箱内，经180℃，4小时的后固化后，磨削，钻孔得到最终成品。
按GB5763-2008测试，其中冲击强度为0.5J/cm2，200℃热膨胀率为0.7％，室温压缩率为0.5％，200℃压缩率为1.5％。摩擦磨损性能测试结果见表4，可以看出该摩擦材料具有优良的耐温性，即在相当高的温度下摩擦系数保持稳定，并且在不同温度下的磨损率远低于国家标准。因此，产品具有热衰退小，耐高温，摩擦系数稳定，磨损小，无噪音等综合优点。
表4摩擦磨损性能测试结果
实施例5
一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由以下组分组成：
Figure BDA0000079608210000073
将上述原料按配比称量后，加入高速混料机(3000转/分)中搅拌均匀。混合均匀的物料，按所需要的成品厚度称量后，置于热压模具中在175±5℃和10MPa的压强下热固化20分钟成型。热固化开始阶段3分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气6次，之后保压固化。将所得固化半成品放入烘箱内，经180℃，4小时的后固化后，磨削，钻孔得到最终成品。
按GB5763-2008测试，其中冲击强度为0.5J/cm2，200℃热膨胀率为0.9％，室温压缩率为0.7％，200℃压缩率为1.6％。摩擦磨损性能测试结果见表5，可以看出该摩擦材料具有优良的耐温性，即在相当高的温度下摩擦系数保持稳定，并且在不同温度下的磨损率远低于国家标准。因此，产品具有热衰退小，耐高温，摩擦系数稳定，磨损小，无噪音等综合优点。
表5摩擦磨损性能测试结果
Figure BDA0000079608210000082
实施例6
一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，按重量百分比该摩擦材料由以下组分组成：
Figure BDA0000079608210000091
将上述原料按配比称量后，加入高速混料机(3000转/分)中搅拌均匀。混合均匀的物料，按所需要的成品厚度称量后，置于热压模具中在175±5℃和10MPa的压强下热固化20分钟成型。热固化开始阶段3分钟内，每30秒钟开模放气一次，共放气6次，之后保压固化。将所得固化半成品放入烘箱内，经180℃，4小时的后固化后，磨削，钻孔得到最终成品。
按GB5763-2008测试，其中冲击强度为0.5J/cm2，200℃热膨胀率为0.7％，室温压缩率为0.5％，200℃压缩率为1.5％。摩擦磨损性能测试结果见表6，可以看出该摩擦材料具有优良的耐温性，即在相当高的温度下摩擦系数保持稳定，并且在不同温度下的磨损率远低于国家标准。因此，产品具有热衰退小，耐高温，摩擦系数稳定，磨损小，无噪音等综合优点。
表6摩擦磨损性能测试结果
Figure BDA0000079608210000092
本发明各原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (3)

1. 一种复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，其特征在于，按重量百分比该摩擦材料由18-26%的粘接剂、46-61%的增强材料、10-15%的填料及10-16%的摩擦性能调节剂组成，所述粘结剂由占所述摩擦材料总重量的8-10%的苯并噁嗪树脂、2-4%的酚醛树脂、4-6%的丁腈橡胶及4-6%的腰果酚组成，所述增强材料由占所述摩擦材料总重量的2-4%的聚丙烯腈纤维、20-25%的陶瓷纤维、6-8%的铜纤维、8-10%的氧化镁晶须、8-10%的碳酸钙晶须及2-4%的氧化铝晶须组成。
2. 如权利要求1所述的复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，其特征在于，所述摩擦性能调节剂由占所述摩擦材料总重量的4-6%的石墨、4-6%的二硫化钼及2-4%的锆英砂组成。
3. 如权利要求1所述的复合增强陶瓷型耐高温摩擦材料，其特征在于，所述填料为硫酸钡。
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