CN1027463C - 一种无石棉摩擦材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是无石棉摩擦材料的制造方法，其配方成份包括由酚醛树脂、橡胶组成的粘结剂、乌托品交联剂、硅烷类或钛酸脂类偶联剂处理过的稀土化合物、金属无机物，玻璃纤维等增强剂。其工艺为按配方秤取粘结剂混匀后加入交联剂混匀，再秤取偶联剂处理过的稀土化合物等调节剂搅拌均匀，秤取玻璃纤维等增强剂拌和均匀，然后把全部物料再混合均匀在一定温度、压力下模压成型并经热烘固化。制得的无石棉摩擦材料具有热衰退性小，高温下摩擦系数稳定、磨损率低、耐磨性、热恢复性优良等优点。
Description
本发明属于应用化学技术领域，特别涉及摩擦材料的制造技术。
在摩擦材料的传统制造技术中，石棉是用于制造汽车刹车片、机床及电机的制动器、离合器衬片等摩擦元件的主要原材料之一。但近几年来已经证实，石棉粉尘会对环境造成严重污染，且对人体健康有很大危害。美国职业安全与保护国际研究所（NIOSH）已把石棉列为86种主要工业原料中的10种强致癌原料之一。许多国家（特别是工业发达国家）的政府及环保部门对此都十分重视，对石棉制品的生产、销售、使用等作出了严格的限制。从目前情况来看，作为石棉摩擦材料的替代品（如无石棉汽车刹车片等摩擦元件）主要是半金属体系摩擦材料，国内外已有一些厂家能生产这种半金属体系的无石棉汽车刹车片。虽然这种半金属体系摩擦材料的摩擦性能较好，但因其主要是以价格昂贵的金属纤维（如钢纤维）、碳纤维等原材料代替石棉（参见专利号为：2100275的1982年英国专利），故其原材料及生产成本很高。同时，制成鼓式刹车片时较困难，一般只制成盘式刹车片，并且存在与蹄铁的粘合性较差、易锈蚀、摩擦元件比重大等问题，而使用时又存在容易损伤对偶材料和容易产生低频噪音等缺点，这就必然妨碍其大规模生产发展的前景;另一类研究较多的体系就是以玻璃纤维代替石棉的玻璃纤维体系，然而，虽然许多人对此作了大量研究，但该类产品在市场上却仍不多见，其主要原因是虽然原材料成本较低，但摩擦性能大都不理想（请参见专利号为：3225214的1983年西德专利），其磨损率通常是石棉材料的数倍之高，特别在高温下（300℃左右），其磨损率更加严重，材料耐磨性差，摩擦元件使用寿命就短，安全可靠性下降。同时，其热衰退性及热恢复性能均难以达到使用要求，所以极少被工业部门（如汽车工业部门）所采用。又如，1979年公开的EP0000840-A1号欧洲专利申请-摩擦材料及应用，其属玻璃纤维摩擦材料，但其没有提供磨损率数据，只提供了室温及70℃温度时的摩擦系数，并只能用于一般摩擦性能要求较低的离合器衬片和制动衬片。因此，仍存在高温下（300℃左右）磨损率大，热衰退性及恢复性较差的问题，其同样存在不能用于汽车刹车片等对摩擦性能要求较高的场合。
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的问题，尤其是采用现有技术制造的无石棉摩擦材料摩擦性能差、磨损率高，特别在高温下磨损率更严重、材料耐磨性更差，无法安全实用的缺点，提供一种摩擦性能-耐摩性、热衰退性及热恢复性均优良、能适于在高温下安全实用的新型无石棉摩擦材料的制造方法。
本发明方法是通过下述的配方及工艺来实现的：（配方物料均以重量份计）
（一）秤取粘结剂-酚醛树脂、橡胶共混物10～20份，混炼均匀，加入交联剂0.5～2份，混合均匀：（二）秤取摩擦性能调节剂-CaSO4、SiO2、Y2O3、La2O3、Nd2O3、Sm2O3等金属无机盐、金属氧化物、稀土化合物及其混合物和经0.5～2份硅烷类或钛酸脂类偶联剂进行表面处理的陶土、碳酸钙粉、云母粉、铜粉各0.5～20份进行混合并搅拌均匀;（三）秤取增强剂-无机纤维、有机纤维及其混合物10～25份拌和均匀;将上述（一）、（二）、（三）所得到的混合物料再全部混合在一起并安全搅拌均匀，然后在160℃～200℃温度下，以180～220kg/cm2的压力经20分钟模压成型，再在160℃～200℃温度下经4～5小时的热烘处理，以使其进一步完全固化，便制得本发明的新型无石棉摩擦材料。
发明人经过长期研究，有许许多多成功实施例，其中之一是：（1）秤取丁腈橡胶/酚醛树脂（1∶
5）共混物10～20g，在炼胶机上混炼均匀，加入乌洛托品交联剂0.5～2g，混合均匀;（2）秤取经过硅烷偶联剂0.5～2g进行表面处理过的陶土10～20g，云母粉10～20g，稀土化合物0.5～10g，铜粉5～15g进行混合并搅拌均匀;（3）秤取短切玻璃纤维（0.5cm以下）15～25g，聚丙烯腈纤维（0.5cm以下）10～20g拌和均匀;将上述（1）、（2）、（3）三个步骤中各步骤所得到的混合物料再全部混合在一起并完全搅拌均匀，然后在180℃温度下，以200kg/cm2压力经20分钟模压成型。再在180℃温度下，经4小时热烘处理，使其进一步完全固化，便可制得摩擦性能优良的新型无石棉摩擦材料。
本发明方法制得的摩擦材料，与参照专利号为3225214的1983年的西德专利制得的摩擦材料经中国机械工业部武汉材料保护研究所进行试验比较，其试验结果如下：（表见文后）
上表中：μ为摩擦系数;△W为摩损率（单位：×10-7cm3/kg-m）同时，本发明方法制造的无石棉摩擦材料，还经杭城摩擦材料有限公司按GB5763-86及GBn257-86国家标准进行质量检测，其检测结果如下表：（表见文后）
从上表可见本发明的无石棉摩擦材料，其摩擦系数及摩损率不仅达到还超过GBn257-86及GB5763-86国家标准要求。
从上述的测试比较和质量检测结果，说明本发明的新型无石棉摩擦材料的耐磨性、热衰退性、热恢复性等摩擦性能均有显著进步，特别在高温下的耐磨性比中华人民共和国国家标准高出近10倍。用其制作的汽车刹车片寿命长、安全可靠性高、噪音小，并且不损伤对偶材料。同时，其原材料及生产成本远低于半金属体系摩擦材料〔如半金属体系（钢纤维）摩擦材料生产成本为2～3万元/吨，而本发明摩擦材料仅为1～2千元/吨〕，并且由于其无石棉成份，所以消除了摩擦元件的石棉粉尘对环境的污染和对人体的危害。
试样名称 试验 温度（℃）
项目 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 再100℃
本发明制得 μ 0.42 0.41 0.39 0.36 0.34 0.41
的摩擦材料 △W 1.00 2.21 2.87 3.91 4.32
参考西德配 μ 0.42 0.39 0.29 0.29 0.28 0.30
方制得的
摩擦材料 △W 1.14 1.92 3.61 3.30 7.60
测试项目 100℃ 150℃ 200 250℃ ℃300
摩擦 指标 0.3～ 0.3～ 0.25～ 0.25～ 0.25
系数μ 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
实则 0.49 0.47 0.45 0.40 0.38
摩擦率△μ 指标 0.31 0.46 0.71 1.43 2.5
（10-7
cm/N·m） 实例 0.09 0.09 0.12 0.13 0.20
Claims (1)
- 一种无石棉摩擦材料的制造方法，其特征在于：(1)秤取丁腈橡胶/酚醛树脂共混物10～20g混合均匀，两者的比例为1∶5，在炼胶机上混炼均匀，加入乌洛托品交联剂0.2～2g混合均匀；(2)秤取经过硅烷偶联剂0.5～2g进行表面处理过的陶土10～20g，云母粉10～20g，稀土化合物0.5～10g，铜粉5～15g进行混合并搅拌均匀；(3)秤取短切玻璃纤维15～25g，聚丙烯腈纤维10～20g，拌和均匀，将上述(1)、(2)、(3)各步骤所得到的混合物料再全部混合在一起并完全搅拌均匀，然后在180℃温度下，以200kg/cm2压力经20分钟模压成型，再在180℃温度下，经4小时的热烘处理，以使其进一步完全固化。
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