CN103059807B - 用于高性能刹车片的摩擦材料组合物 - Google Patents
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Abstract
用于高性能刹车片的摩擦材料组合物，由下列组分按重量百分比制成：陶瓷纤维10-15%、芳纶浆粕6-8%、铜粉8-10%、硅灰石纤维3-5%、鳞片状钛酸钾1.2-2.5%、纤维素纤维6-8 %、硅酸锆5-8%、蛭石粉8-10%、氢氧化镁1-3%、氢氧化铝1-3%、气相二氧化硅0.8-1.5%、重晶石6-10%、钛白粉6-8%、硫化锡5-7%、煅烧石油焦炭4-5%、膨胀石墨6-8%、丁腈橡胶1-2%、酚醛树脂6-10%。采用本发明配方生产的刹车片具有良好的强度和卓越的耐磨损性，提高了刹车片的整体摩擦系数，使整车在高速行驶过程中的刹车表现更好，连续刹车后仍有很好的抗热衰退性能，高温制动性能稳定，刹车片使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车刹车片，尤其是涉及用于高性能刹车片的摩擦材料组合物。
背景技术
较早的汽车刹车片是石棉型刹车片，但是人们现在发现石棉已被医学界证实是致癌物质。每一次刹车，刹车片就会将数百万之多的石棉纤维散发到空气中，其针状的纤维很容易进入肺部并停留，造成剌激，最终可导致肺癌的发生，但是除了危害健康方面的因素外，石棉型刹车片还存在着另一个重要问题。由于石棉是绝热的，其导热能力特别差，反复使用后制动器会使热量在刹车片中堆积起来，刹车片变热后，它的制动性能就要发生改变，要产生同样的摩擦和制动力会需要更多的踩刹车次数，如果刹车片达到一定的热度，将导致制动失灵。随着现代汽车工业的发展和社会环保意识的提高，目前无石棉汽车摩擦材料在材质、制造工艺等方面都取得了重大的进展，出现了许多新型的无石棉摩擦材料制作的刹车片，如用于中高档轿车的陶瓷刹车片，就具有使用寿命长、无锈蚀、摩擦系数高、噪音低等优点。但目前中高档轿车用陶瓷型刹车片还主要依赖进口，国内陶瓷刹车片大都存在着磨损率高、制动噪音大、抗热衰退性能不高、高温制动不稳定等缺点。
发明内容
本发明主要是解决现有刹车片存在的磨损率高、制动噪音大、抗热衰退性能不高、高温制动不稳定等技术问题。
本发明主要是通过以下技术方案解决上述技术问题：用于高性能刹车片的摩擦材料组合物, 该组合物由下列组分按重量百分比制成：
陶瓷纤维10-15%、芳纶浆粕6-8%、铜粉8-10%、硅灰石纤维3-5%、鳞片状钛酸钾1.2-2.5%、纤维素纤维6-8 %、硅酸锆5-8%、蛭石粉8-10%、氢氧化镁1-3%、氢氧化铝1-3%、气相二氧化硅0.8-1.5%、重晶石6-10%、钛白粉6-8%、硫化锡5-7%、煅烧石油焦炭4-5%、膨胀石墨6-8%、丁腈橡胶1-2%、酚醛树脂6-10%。
陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点；芳纶是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，芳纶浆粕是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后便得到的，其独特的表面结构极大地提高了混合物的抓附力，因此非常适合作为一种增强纤维应用于摩擦及密封产品中；铜粉能均匀的分布在摩擦材料的表面，对其他材料有很强的粘接力，还具有吸热快，散热快，耐高温，耐磨等优点；硅灰石纤维是一种特殊的针状结构，同时硅灰石独有的物理机械效能。大大增强了成品的耐摩擦性、耐热性。当刹车片原料时，可以提高刹车片摩擦灵活性与及稳定性；鳞片状钛酸钾能减缓刹车过程中能量往刹车片里面的传递，使温度的升高得以减缓，从而起到了耐磨作用；钛酸钾的导热系数低，并且稳定，减慢了刹车过程中能量传递，也起到耐磨作用；钛酸钾的高温吸音作用，部分吸收了摩擦材料在刹车过程中所产生的噪音，减少了噪音污染；纤维素纤维的冷型增强效果好、强度高，能够提高刹车片的强度。本发明采用陶瓷纤维、芳纶浆柏、铜粉、硅灰石纤维、鳞片状钛酸钾及纤维素纤维进行多元复合，构成摩擦材料的基材。
硅酸锆其莫氏硬度为7-8，极耐高温，熔点高达2750℃，在本发明中作增摩剂使用；蛭石粉硬度低、质软，与改性树脂共用时可使摩擦材料与对偶的贴合性变好，摩擦系数高且稳定；氢氧化镁、氢氧化铝在摩擦工作温度区域250-400℃时具有良好的摩擦系数，是很好的高温性能调节剂；气相二氧化硅是良好的耐磨材料，具有很好的热绝缘性；重晶石的化学惰性强，稳定性好，硬度适中，可用作填充剂；钛白粉莫氏硬度5.5-6.5，它能提高材质的耐热性、耐候性，提高制品的机械强度，延长使用寿命；硫化锡的分解温度是600℃，适合刹车片的高温运行，是很好的固体润滑材料，它能减少刹车盘和刹车片的磨损，稳定摩擦系数；煅烧石油焦炭采用硬度低、气孔率高的优质石油焦炭经高温焙烧后得到，用在摩擦材料中，对降低摩擦材料的硬度提高摩擦材料耐磨性能、稳定摩擦系数、减轻高温时摩擦材料的热衰退和减少摩擦材料制动时的噪音有良好的效果；膨胀石墨具有很好的耐压、柔韧性和自润滑性；上述材料构成了摩擦材料的性能调节剂。
酚醛树脂、丁腈橡胶作为优良粘结剂，能够很好的将基材、性能调节剂等组分粘结、交联，可以为摩擦材料提供所需的机械强度。
采用本发明配方生产的刹车片具有良好的强度和卓越的耐磨损性，尤其适用于中、高档轿车，本发明除了保持陶瓷刹车片固有刹车平稳、低噪音等优点外，更大大提高了刹车片的整体摩擦系数，使整车在高速行驶过程中的刹车表现更好，刹车片连续刹车后仍有很好的抗热衰退性能，高温制动性能稳定，刹车片使用寿命长。本发明很好的解决了现有刹车片存在的问题，具有很好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：按重量白分比将陶瓷纤维10%、芳纶浆柏6%、铜粉8%、硅灰石纤维3%、鳞片状钛酸钾1.2%、纤维素纤维6%、硅酸锆5%、蛭石粉8%、氢氧化镁1%、氢氧化铝1%、气相二氧化硅0.8%、重晶石10%、钛白粉8%、硫化锡7%、煅烧石油焦炭5%、膨胀石墨8%、丁腈橡胶2%、酚醛树脂5124 10%。放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。
实施例2：按重量白分比将陶瓷纤维12.5%、芳纶浆柏7%、铜粉9%、硅灰石纤维4%、鳞片状钛酸钾1.8%、纤维素纤维7%、硅酸锆6.5%、蛭石粉9%、氢氧化镁2%、氢氧化铝2%、气相二氧化硅1.2%、重晶石8%、钛白粉7%、硫化锡6%、煅烧石油焦炭4%、膨胀石墨6%、丁腈橡胶1%、酚醛树脂5124 6%。放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。
实施例3：按重量白分比将陶瓷纤维15%、芳纶浆柏8%、铜粉10%、硅灰石纤维5%、鳞片状钛酸钾1.2%、纤维素纤维8%、硅酸锆8%、蛭石粉8%、氢氧化镁1%、氢氧化铝1%、气相二氧化硅0.8%、重晶石6%、钛白粉6%、硫化锡5%、煅烧石油焦炭4%、膨胀石墨6%、丁腈橡胶1%、酚醛树脂5124 6%。放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。
实施例4：按重量白分比将陶瓷纤维11.3%、芳纶浆柏6.5%、铜粉8.5%、硅灰石纤维3.5%、鳞片状钛酸钾1.5%、纤维素纤维6.5%、硅酸锆5.8%、蛭石粉8.5%、氢氧化镁1.5%、氢氧化铝1.5%、气相二氧化硅1%、重晶石7%、钛白粉6.5%、硫化锡5.5%、煅烧石油焦炭5%、膨胀石墨8%、丁腈橡胶2%、酚醛树脂5124 10%。放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。
实施例5：按重量白分比将陶瓷纤维13.7%、芳纶浆柏7.5%、铜粉9.5%、硅灰石纤维4.5%、鳞片状钛酸钾2.2%、纤维素纤维7.5%、硅酸锆7.3%、蛭石粉8%、氢氧化镁2.5%、氢氧化铝2%、气相二氧化硅1.3%、重晶石6%、钛白粉6%、硫化锡5%、煅烧石油焦炭4%、膨胀石墨6%、丁腈橡胶1%、酚醛树脂5124 6%。放入高速分散机内，搅拌成粉末状后取出放入成形模具内压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高温270℃，压力为18MPa的条件下，保持15分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。
实施例1-5中使用的酚醛树脂5124可以选用浙江海盐华强树脂厂生产的液体树脂，其固含量70.8%，游离酚≤10%，软化点98-108℃，聚合速度90″，黏度550mPa·s。
为了验证本发明的效果，按中国GB5763-2008国家标准，将实施例1-5制备的刹车片与日本日立公司生产的陶瓷刹车片分别在定速摩擦实验机上进行试验，其结果如下表：
验证结果表明：相比国外同类产品，采用本发明配方制备的刹车片，具有更好的摩擦系数、抗磨损性能和抗高温热衰退性能。
将本发明制备的刹车片安装在宝马7系车上，多次反复制动后表明：本发明刹车灵敏，制动平稳，同时无噪音，脚感舒适。
Claims (1)
1.用于高性能刹车片的摩擦材料组合物，其特征是该组合物由下列组分按重量百分比制成：陶瓷纤维10-15%、芳纶浆粕6-8%、铜粉8-10%、硅灰石纤维3-5%、鳞片状钛酸钾1.2-2.5%、纤维素纤维6-8 %、硅酸锆5-8%、蛭石粉8-10%、氢氧化镁1-3%、氢氧化铝1-3%、气相二氧化硅0.8-1.5%、重晶石6-10%、钛白粉6-8%、硫化锡5-7%、煅烧石油焦炭4-5%、膨胀石墨6-8%、丁腈橡胶1-2%、酚醛树脂6-10%。
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