CN102606660B - 电磁离合器制动摩擦片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摩擦材料及其制备方法，尤其是芳纶碳基材料电磁离合器制动摩擦片及其制备方法。它解决了现有技术中摩擦材料成型再将其铆接到金属片上，生产效率较低等技术问题。它包括铝基骨架以及粘接在铝基骨架上的摩擦材料层；制造方法主要包括1)按配方称取各种原材料备用、2)先将芳纶纤维与其它原材料(除碳纤维)外投入高速混料机内、3)模压成型、4)热固化、5)对固化后的电磁离合器制动摩擦片进行磨削加工后即成。本发明的优点在于：该制动摩擦片具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定、环保等。

Description

电磁离合器制动摩擦片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种摩擦材料及其制备方法，尤其是芳纶碳基材料电磁离合器制动摩擦片及其制备方法。

背景技术

电磁离合器是一个重要的自动化执行元件，它集机械、电汽、电子技术于一体，结构紧凑，功能丰富，它在机械传动系统中主要起传递动力和控制运动两个方面作用，把它应用在机械装置中，对实现机电一体化提高自动化水平有着非常重要的意义，由于它具有结构紧凑，操作简单，使用与维护方便，易于实现远距离操作和自动控制等优点，故用于运动控制和实现自动化方面尤为合适，是实现自动化最可靠和最经济的方案。

特别是随着工业自动化，高速化的发展，电磁离合器作为一种必不可少的控制元件获得了迅速的发展。国外发达国家有不少公司开发生产型号繁多的电磁离合器产品，应用范围日益扩大，生产量逐年提高，相比之下，我国与之有相当大的差距，近几年随着我国工业水平的不断提高、国内电机行业的高速发展，电磁离合器技术日趋受到我国的重视，我国电磁离合器开发和生产得到较快发展，使用越来越普遍。

电磁离合器行业的飞速发展，带动了电磁离合器制动摩擦片需求的增长，目前电磁离合器制动摩擦片，广泛运用于各种规格的电磁离合器中，是成行电磁离合器不可或缺的一部分，关系着电机的性能与安全。

电磁离合器制动摩擦片技术是一种构造简单、适用性广、安装维护方便的电机制动技术，目前制约其普及应用的一个重要因素是缺乏性价比优异的制动摩擦材料，电磁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，并能满足一万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。

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，提供一种电磁离合器制动摩擦片的改进，具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定、环保的摩擦制动片。

本发明的另一个目的是提供上述电磁离合器制动摩擦片的制作方法，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：

一种电磁离合器制动摩擦片，包括铝基骨架以及粘接在铝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：硼-桐油改性酚醛树脂12～16份；芳纶纤维8～12份；碳纤维4～7份；矿物纤维6～10份；沉淀硫酸钡14～25份，腰果壳油摩擦粉4～6份；金属硫化物5～8；氧化铝1～2份；铬铁矿粉3～10份；钛酸钾3～5份；钾长石3～6份；膨胀蛭石5～8％；粉末丁腈橡胶3～6份；人造石墨5～10份；硬脂酸锌0.5～1份。

所述的芳纶纤维直径12um，长度2～6mm，所述碳纤维长度5～12mm；矿物纤维为玄武岩纤维直径12.7um，长度4～10mm；金属硫化物为粉状是硫化亚铜与辉铜矿粉的化学提纯复合物。

所述各种原材料中，硼-桐油改性酚醛树脂、沉淀硫酸钡、金属硫化物、氧化铝、铬铁矿粉、钾长石、粉末丁腈橡胶、硬脂酸锌的粒度≤300目，腰果壳油摩擦粉、膨胀蛭石、人造石墨、钛酸钾的粒度40～60目。

上述电磁离合器制动摩擦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)先将芳纶纤维与其它原材料(除碳纤维外)投入高速混料机内，混拌4～5分钟，然后在把碳纤维投入高速混料机内，混拌时间为1～2分钟后取出；

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℃±10℃，热压时间 为6～8分钟，热压压力为15Mpa±0.5Mpa；

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；

5)对固化后的电磁离合器制动摩擦片进行磨削加工后即成。

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。

本发明的有益效果是：该制动摩擦片具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定、环保等特点；经测试：在250℃时摩擦系数仍高于同类产品10％，而磨损率(10^-7cm³/N·m)则为同类产品56％；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是本发明的主视图；

图2是图1的俯视图；

图中；铝基骨架1、摩擦材料层2。

具体实施方式

以下通过具体实施例作，对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例一

如图1、2所示，本电磁离合器制动摩擦片，包括异形花健齿状的铝基骨架1以及粘接在铝基骨架1粘合面上的摩擦材料层2；其中摩擦材料层2是由以下原材料组成：硼-桐油改性酚醛树脂12份；芳纶纤维10份；碳纤维5份；矿物纤维8份；沉淀硫酸钡21份，腰果壳油摩擦粉5份；金属硫化物6份；氧化铝1份；铬铁矿粉7份；钛酸钾4份；钾长石4份；膨胀蛭石6份；粉末丁腈橡胶3份；人造石墨7份；硬脂酸锌0.5份。

制备方法：称取原材料→将各种原材料混合搅拌5～6分钟→将混合好的物料投入模具中进行进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为170℃±10℃，热压时间为6～8分钟，热压压力为15Mpa±0.5Mpa→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→磨削加工既成。

实施例二

电磁离合器制动摩擦片，包括异形花健齿状的铝骨架1以及粘接在铝骨架粘合面上的摩擦材料层22；其中摩擦材料层2是由以下原材料组成：硼-桐油改性酚醛树脂14份；芳纶纤维11份；碳纤维4份；矿物纤维9份；沉淀硫酸钡18份，腰果壳油摩擦粉6份；金属硫化物5份；氧化铝1份；铬铁矿粉8份；钛酸钾5份；钾长石3份；膨胀蛭石8份；粉末丁腈橡胶3份；人造石墨5份；硬脂酸锌0.5份。

制备方法：称取原材料→将各种原材料混合搅拌5～6分钟→将混合好的物料投入模具中进行进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为170℃±10℃，热压时间为6～8分钟，热压压力为15Mpa±0.5Mpa→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→磨削加工既成。

实施例三

该电磁离合器制动摩擦片，包括异形花健齿状的铝骨架1以及粘接在铝骨架粘合面上的摩擦材料层22；其中摩擦材料层2是由以下原材料组成：硼-桐油改性酚醛树脂16份；芳纶纤维12份；碳纤维4份；矿物纤维10份；沉淀硫酸钡22份，腰果壳油摩擦粉5份；金属硫化物5份；氧化铝1份；铬铁矿粉3份；钛酸钾4份；钾长石3份；膨胀蛭石6份；粉末丁腈橡胶3份；人造石墨5份；硬脂酸锌0.5份。

制备方法：称取原材料→将各种原材料混合搅拌5～6分钟→将混合好的物料投入模具中进行进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为170℃±10℃，热压时间为6～8分钟，热压压力为15Mpa±0.5Mpa→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→磨削加工既成。

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。碳纤维强度高、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；为此采用了硼酸与桐油复合改性酚醛树脂。首先我们在纯酚醛树脂中引入硼元素取代酚羟基的氢原子改变其键能，未经改性的PF主要通过C-C键连接苯环，而硼改性的酚醛树脂以B-0键连接苯环，键能很强，所以硼改性酚醛树脂的耐热性和力学性能优于普通酚醛树脂，此外硼改性酚醛树脂中的固化产物中含硼的三交联结构，使树脂的残碳率、瞬时耐高温性能、机械性能、烧蚀性能都有所提高，在将桐油柔性链引入到硼改性酚醛树脂中，桐油分子中部分双键打开，并连接于苯环的邻位或对位处，使苯环发生烷基化反应，从而使得刚性的硼酚醛树脂分子链段中嵌有柔性的烷基长链，形成网状结构，起到内增韧作用，使树脂的柔韧性得到改善。

另外通过改性后树脂在高温下易形成蜂窝状结构的碳化绝热层，阻止热量向材料内部扩散，起到保护内部结构的作用，使制品表现出良好的热稳定性；通过对酚醛树脂的复合改性，能有效地阻止摩擦材料热衰退现象，稳定摩擦系数，降低制动噪音和磨损率，对制品的冲击强度也有明显的改善。

本发明中的硼-桐油改性酚醛树脂购自美国瀚森化工公司

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：

表中数据可知：摩擦系数明显优于对比产品(国内外同类产品)；而磨损率则显著小于对比产品(国内外同类产品)。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本实用 新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了铝基骨架1、摩擦材料层2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种电磁离合器制动摩擦片，包括铝基骨架(1)以及粘接固定在铝基骨架(1)制动面上的摩擦材料层(2)；其特征在于，摩擦材料层(2)由如下的成分及重量份组成：硼-桐油改性酚醛树脂12～16份；芳纶纤维8～12份；碳纤维4～7份；矿物纤维6～10份；沉淀硫酸钡14～25份，腰果壳油摩擦粉4～6份；金属硫化物5～8；氧化铝1～2份；铬铁矿粉3～10份；钛酸钾3～5份；钾长石3～6份；膨胀蛭石5～8份；粉末丁腈橡胶3～6份；人造石墨5～10份；硬脂酸锌0.5～1份。

2.根据权利要求1所述的一种电磁离合器制动摩擦片，其特征在于：所述芳纶纤维直径12um，长度2～6mm，所述碳纤维长度5～12mm；矿物纤维为玄武岩纤维直径12.7um，长度4～10mm；金属硫化物为粉状是硫化亚铜与辉铜矿粉的化学提纯复合物。

3.根据权利要求1或2所述的一种电磁离合器制动摩擦片，其特征在于：所述各种原材料中，硼-桐油改性酚醛树脂、沉淀硫酸钡、金属硫化物、氧化铝、铬铁矿粉、钾长石、粉末丁腈橡胶、硬脂酸锌的粒度≤300目，腰果壳油摩擦粉、膨胀蛭石、人造石墨、钛酸钾的粒度40～60目。

4.权利要求1所述的一种电磁离合器制动摩擦片的制备方法，按照以下步骤进行：

1)按配方称取各种原材料备用；

2)先将芳纶纤维与其它原材料(除碳纤维)外投入高速混料机内，混拌4～5分钟，然后在把碳纤维投入高速混料机内，混拌时间为1～2分钟后取出；

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℃±10℃，热压时间为6～8分钟，热压压力为15Mpa±0.5Mpa；

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;

5)对固化后的电磁离合器制动摩擦片进行磨削加工后即成。