CN103225228B - 一种弹性纸基摩擦材料及其生产方法 - Google Patents

一种弹性纸基摩擦材料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种弹性纸基摩擦材料及其生产方法,属于材料化工技术领域。其含有下述原料:纤维素纤维、芳纶浆粕、碳纤维、丁腈橡胶粉、丁腈橡胶合成颗粒、固含量40%计的羧基丁腈胶乳、硅藻土、碳酸钙晶须、改性酚醛树脂和橡胶硫化剂。本发明在保持原有橡胶片的高弹性的同时,方便工艺加工,最小弯曲曲率半径达到2.5~3cm,具有较高的动静摩擦系数,又具有纸基材料的高温稳定性。按照GB/T13826-2008技术标准测试,动摩擦系数0.16~0.19,静摩擦系数0.19~0.22,磨损率≤8×10-8<sup />cm3/J当表面温度达到280℃,结构完整,性能仍能保持常温状态下的85%以上。

Description

一种弹性纸基摩擦材料及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明属于材料化工技术领域,具体涉及一种弹性纸基摩擦材料及其生产方法。
背景技术
[0002]国内现有摩托车离合器片中所使用的材料大多数采用橡胶软木制品,其虽有较高的传递扭矩,但耐温性能较差,当离合器承受重载或越野爬坡时,摩擦产生热量,橡胶片不能承受高温而烧片。
[0003] 纸基摩擦材料热稳定性好,磨损率低,但动静摩擦系数比较低。中国专利CN102061145公开了橡胶-树脂共混型纸基摩擦材料,通过橡胶与硬质填料来增加摩擦系数,但是会对离合器铝质对偶材料造成明显损伤。虽有较高的摩擦系数,因材料选用硬质填料,比如氧化铝、硫酸钡,容易损伤对偶材料,影响离合器的长久使用。
发明内容
[0004] 针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于设计提供一种弹性纸基摩擦材料及其生产方法的技术方案。
[0005] 所述的一种弹性纸基摩擦材料,其特征在于含有下述重量百分比的原料:
[0006] 纤维素纤维20〜30%、芳纶浆柏5〜15%、碳纤维10〜20%、丁腈橡胶粉3〜10%、丁腈橡胶合成颗粒3〜10%、固含量40%计的羧基丁腈胶乳3〜10%、娃藻土 3〜10%、碳酸钙晶须5〜10%、改性酚醛树脂25〜35%和橡胶硫化剂0.3〜3%。
[0007] 所述的一种弹性纸基摩擦材料,其特征在于含有下述重量百分比的原料:
[0008] 纤维素纤维22〜26%、芳纶浆柏7〜13%、碳纤维10〜15%、丁腈橡胶粉5〜8%、丁腈橡胶合成颗粒5〜8%、固含量40%计的羧基丁腈胶乳5〜8%、娃藻土 5〜8%、碳酸I丐晶须5〜8%、改性酚醛树脂27〜33%和橡胶硫化剂0.5〜2.5%。
[0009] 所述的一种弹性纸基摩擦材料,其特征在于所述的改性酚醛树脂为硼改性酚醛树脂或三聚氰胺改性酚醛树脂,所述的橡胶硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物。
[0010] 所述的一种弹性纸基摩擦材料,其特征在于所述的丁腈橡胶合成颗粒通过以下步骤制得:
[0011 ] I)按以下重量百分比的进行配料:丁腈橡胶40〜50%、硫化剂2〜5%、填充剂45〜55% ;
[0012] 2)原材料投至开炼机中开炼10〜20分钟,并薄通5〜8次;
[0013] 3)得到的胶料切成条状胶皮,放入烘箱硫化,温度150°C,恒温时间30〜50分钟,冷却后用粉碎机进行粗碎,然后细碎得到粒径为80〜200目丁腈橡胶合成颗粒。
[0014] 所述的一种弹性纸基摩擦材料,其特征在于所述的硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物,所述的填充剂为二氧化硅、重晶石粉、碳黑、长石粉和煅烧石油焦炭中的一种或一种以上混合物。
[0015] 所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于包括以下工艺步骤:
[0016] I)将所述重量百分比的纤维素纤维、芳纶浆柏和碳纤维投入至打浆机中进行打浆处理,所述的纤维素纤维、芳纶浆柏和碳纤维总量与水的重量比为1:35〜45,打浆叩解度为23〜28度;
[0017] 2)在步骤I)得到的混合纤维料中依次加入所述重量百分比的丁腈橡胶粉、丁腈橡胶合成颗粒、硅藻土和碳酸钙晶须,混合均匀;
[0018] 3)将步骤2)得到混合物料加入至50〜100倍水稀释的羧基丁腈胶乳中,进行混合,再加入所述重量百分比的橡胶硫化剂;
[0019] 4)上述浆料混合均匀后,进行抄纸作业;
[0020] 5)将步骤4)得到的纸张烘干;
[0021] 6)用乙醇或丙酮稀释所述重量百分比的改性酚醛树脂,乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为I〜3:1,将步骤5)得到的纸张放入改性酚醛树脂液中浸泡3〜8分钟,再进行溶剂挥发,然后进入蒸汽烘道干燥,最后通过150〜170°C的热辊预固化1.5〜3分钟,得到弹性纸基摩擦材料。
[0022] 所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤I)中纤维素纤维、芳纶浆柏和碳纤维总量与水的重量比为1:38〜42。
[0023] 所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤3)中混合物料加入至60〜80倍水稀释的羧基丁腈胶乳中。
[0024] 所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤6)中乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为I〜2:1。
[0025] 所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤6)中通过155〜165°C的热辊预固化2〜2.5分钟。
[0026] 本发明采用了先进纤维品种芳纶浆柏和碳纤维,由于芳纶浆柏的比表面积极大,粗糙的表面改善了对填料的吸附能力,极大的增加了材料的强度,有效加入碳纤维,保证材料在尚温状态下的稳定性。
[0027] 本发明采用了不同形态的橡胶原料丁腈橡胶粉、丁腈橡胶合成颗粒和羧基丁腈胶乳,采用不同形态的橡胶组元,可以有效的增加不同压力与速度的工况条件下,与界面摩擦的接合稳定性,利用材料的不同硬度质点,增加了静力矩。
[0028] 本发明采用了纳米材料碳酸钙晶须,碳酸钙晶须为针状单晶体形状,在材料表面覆盖效果较好,有较好的的耐温、耐磨性能,且硬度低,摩擦系数高,提高了材料的稳定性。
[0029] 本发明采用了硼改性酚醛树脂或三聚氰胺改性酚醛树脂增加了材料基体的强度与柔软性,又改善了材料高温的稳定性与恢复性。
[0030] 本发明中涉及的各种原料均为现有产品,均可在市场上购得。
[0031] 通过本发明的生产方法加工得到的弹性纸基摩擦材料具有以下有益效果:该弹性纸基摩擦材料在保持原有橡胶片的高弹性的同时,方便工艺加工,最小弯曲曲率半径达到2.5〜3cm,具有较高的动静摩擦系数,又具有纸基材料的高温稳定性。按照GB/T13826-2008技术标准测试,动摩擦系数0.16〜0.19,静摩擦系数0.19〜0.22,磨损率彡8 X 10 8 cm3/J当表面温度达到280°C,结构完整,性能仍能保持常温状态下的85%以上。
具体实施方式
[0032] 以下结合实施例来进一步说明本发明。
[0033] 实施例1
[0034] I)将25kg纤维素纤维、1kg芳纟仑楽柏、1kg碳纤维和水1800kg投入至打楽机中进行打浆处理,打浆叩解度为26度;
[0035] 2)在步骤I)得到的混合纤维料中依次加入5kg 丁腈橡胶粉、5kg 丁腈橡胶合成颗粒、3kg娃藻土和5kg碳酸I丐晶须,混合均勾;
[0036] 3)取羧基丁腈胶乳(以固含量40%计)7.5kg用50倍重量的水稀释,然后将步骤2)得到混合物料加入其中,进行混合,再加入2kg橡胶硫化剂(橡胶硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物);
[0037] 4)上述浆料混合均匀后,进行抄纸作业;
[0038] 5)将步骤4)得到的纸张烘干;
[0039] 6)用乙醇或丙酮稀释32kg改性酚醛树脂,乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为1:2,将步骤5)得到的纸张放入改性酚醛树脂液中浸泡6分钟,再进行溶剂挥发,然后进入蒸汽烘道干燥,最后通过160°C的热辊预固化2分钟,得到弹性纸基摩擦材料。
[0040] 本实施例中丁腈橡胶合成颗粒通过以下方法制得:
[0041] I)按以下重量百分比的进行配料:丁腈橡胶40kg、硫化剂5kg、填充剂55kg ;其中硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物,所述的填充剂为二氧化硅、重晶石粉、碳黑、长石粉和煅烧石油焦炭中的一种或一种以上混合物;
[0042] 2 )原材料投至开炼机中开炼15分钟,并薄通6次;
[0043] 3)得到的胶料切成条状胶皮,放入烘箱硫化,温度150°C,恒温时间40分钟,冷却后用粉碎机进行粗碎,然后细碎得到粒径为80〜200目丁腈橡胶合成颗粒。
[0044] 采用MM1000-1I型摩擦性能试验机,按照GB/T13826-2008技术标准测试,动摩擦系数0.16〜0.18,静摩擦系数0.19〜0.21,磨损率彡7 X 10 scm3/J,最小弯曲曲率半径为2.5〜3cm,280°C热衰退试验后的恢复性能高于85%。
[0045] 实施例2
[0046] I)将20kg纤维素纤维、15kg芳纟仑楽柏、1kg碳纤维和水1600kg投入至打楽机中进行打浆处理,打浆叩解度为23度;
[0047] 2)在步骤I)得到的混合纤维料中依次加入3kg 丁腈橡胶粉、3kg 丁腈橡胶合成颗粒、5kg娃藻土和1kg碳酸|丐晶须,混合均勾;
[0048] 3)取羧基丁腈胶乳(以固含量40%计)4kg用80倍重量的水稀释,然后将步骤2)得到混合物料加入其中,进行混合,再加入3kg橡胶硫化剂;
[0049] 4)上述浆料混合均匀后,进行抄纸作业;
[0050] 5)将步骤4)得到的纸张烘干;
[0051] 6)用乙醇或丙酮稀释27kg改性酚醛树脂,乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为1:3,将步骤5)得到的纸张放入改性酚醛树脂液中浸泡3分钟,再进行溶剂挥发,然后进入蒸汽烘道干燥,最后通过150°C的热辊预固化3分钟,得到弹性纸基摩擦材料。
[0052] 本实施例中丁腈橡胶合成颗粒通过以下方法制得:
[0053] I)按以下重量百分比的进行配料:丁腈橡胶45kg、硫化剂3kg、填充剂52kg ;其中硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物,所述的填充剂为二氧化硅、重晶石粉、碳黑、长石粉和煅烧石油焦炭中的一种或一种以上混合物;
[0054] 2)原材料投至开炼机中开炼10分钟,并薄通5次;
[0055] 3)得到的胶料切成条状胶皮,放入烘箱硫化,温度150°C,恒温时间30分钟,冷却后用粉碎机进行粗碎,然后细碎得到粒径为80〜200目丁腈橡胶合成颗粒。
[0056] 采用MM1000-1I型摩擦性能试验机,按照GB/T13826-2008技术标准测试,动摩擦系数0.16〜0.18,静摩擦系数0.19〜0.20,磨损率< 6 X 10 8m3 /J,最小弯曲曲率半径为2.5〜3cm,280°C热衰退试验后的恢复性能高于85%
[0057] 实施例3
[0058] I)将22kg纤维素纤维、5kg芳纟仑楽柏、15kg碳纤维和水1800kg投入至打楽机中进行打浆处理,打浆叩解度为28度;
[0059] 2)在步骤I)得到的混合纤维料中依次加入4.5kg 丁腈橡胶粉、6kg 丁腈橡胶合成颗粒、4kg娃藻土和7kg碳酸|丐晶须,混合均勾;
[0060] 3)取羧基丁腈胶乳(以固含量40%计)7.5kg用100倍重量的水稀释,然后将步骤2)得到混合物料加入其中,进行混合,再加入Ikg橡胶硫化剂;
[0061] 4)上述浆料混合均匀后,进行抄纸作业;
[0062] 5)将步骤4)得到的纸张烘干;
[0063] 6)用乙醇或丙酮稀释28kg改性酚醛树脂,乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为1:1,将步骤5)得到的纸张放入改性酚醛树脂液中浸泡8分钟,再进行溶剂挥发,然后进入蒸汽烘道干燥,最后通过170°C的热辊预固化1.5分钟,得到弹性纸基摩擦材料。
[0064] 本实施例中丁腈橡胶合成颗粒通过以下方法制得:
[0065] I)按以下重量百分比的进行配料:丁腈橡胶50kg、硫化剂5kg、填充剂45kg ;其中硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物,所述的填充剂为二氧化硅、重晶石粉、碳黑、长石粉和煅烧石油焦炭中的一种或一种以上混合物;
[0066] 2 )原材料投至开炼机中开炼20分钟,并薄通8次;
[0067] 3)得到的胶料切成条状胶皮,放入烘箱硫化,温度150°C,恒温时间50分钟,冷却后用粉碎机进行粗碎,然后细碎得到粒径为80〜200目丁腈橡胶合成颗粒。
[0068] 采用MM1000-1I型摩擦性能试验机,按照GB/T13826-2008技术标准测试,动摩擦系数0.16〜0.17,静摩擦系数0.19〜0.20,磨损率彡3X10 8 cm3/J,最小弯曲曲率半径为2.5〜3cm,280°C热衰退试验后的恢复性能高于85%。
[0069] 实施例4
[0070] I)将30kg纤维素纤维、8kg芳纟仑楽柏、Ilkg碳纤维和水1600kg投入至打楽机中进行打浆处理,打浆叩解度为25度;
[0071] 2)在步骤I)得到的混合纤维料中依次加入3kg 丁腈橡胶粉、4kg 丁腈橡胶合成颗粒、3kg娃藻土和4.5kg碳酸I丐晶须,混合均勾;
[0072] 3)取羧基丁腈胶乳(以固含量40%计)1kg用100倍重量的水稀释,然后将步骤2)得到混合物料加入其中,进行混合,再加入0.5kg橡胶硫化剂;
[0073] 4)上述浆料混合均匀后,进行抄纸作业;
[0074] 5)将步骤4)得到的纸张烘干;
[0075] 6)用乙醇或丙酮稀释26kg改性酚醛树脂,乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为1:1,将步骤5)得到的纸张放入改性酚醛树脂液中浸泡8分钟,再进行溶剂挥发,然后进入蒸汽烘道干燥,最后通过170°C的热辊预固化1.5分钟,得到弹性纸基摩擦材料。
[0076] 本实施例中丁腈橡胶合成颗粒通过以下方法制得:
[0077] I)按以下重量百分比的进行配料:丁腈橡胶48kg、硫化剂2kg、填充剂50kg ;其中硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物,所述的填充剂为二氧化硅、重晶石粉、碳黑、长石粉和煅烧石油焦炭中的一种或一种以上混合物;
[0078] 2 )原材料投至开炼机中开炼15分钟,并薄通8次;
[0079] 3)得到的胶料切成条状胶皮,放入烘箱硫化,温度150°C,恒温时间35分钟,冷却后用粉碎机进行粗碎,然后细碎得到粒径为80〜200目丁腈橡胶合成颗粒。
[0080] 采用MM1000-1I型摩擦性能试验机,按照GB/T13826-2008技术标准测试,动摩擦系数0.16〜0.18,静摩擦系数0.19〜0.20,磨损率彡5 X 10 sm3/J,最小弯曲曲率半径为
2.5〜3cm,280°C热衰退试验后的恢复性能高于85%。
[0081] 实施例5
[0082] I)将20kg纤维素纤维、5kg芳纟仑楽柏、11.5kg碳纤维和水1400kg投入至打楽机中进行打浆处理,打浆叩解度为26度;
[0083] 2)在步骤I)得到的混合纤维料中依次加入1kg 丁腈橡胶粉、6kg 丁腈橡胶合成颗粒、4kg娃藻土和6kg碳酸|丐晶须,混合均勾;
[0084] 3)取羧基丁腈胶乳(以固含量40%计)1kg用100倍重量的水稀释,然后将步骤2)得到混合物料加入其中,进行混合,再加入2.5kg橡胶硫化剂;
[0085] 4)上述浆料混合均匀后,进行抄纸作业;
[0086] 5)将步骤4)得到的纸张烘干;
[0087] 6)用乙醇或丙酮稀释25kg改性酚醛树脂,乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为1:2,将步骤5)得到的纸张放入改性酚醛树脂液中浸泡8分钟,再进行溶剂挥发,然后进入蒸汽烘道干燥,最后通过170°C的热辊预固化1.5分钟,得到弹性纸基摩擦材料。
[0088] 本实施例中丁腈橡胶合成颗粒通过以下方法制得:
[0089] I)按以下重量百分比的进行配料:丁腈橡胶46kg、硫化剂4kg、填充剂50kg ;其中硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物,所述的填充剂为二氧化硅、重晶石粉、碳黑、长石粉和煅烧石油焦炭中的一种或一种以上混合物;
[0090] 2 )原材料投至开炼机中开炼15分钟,并薄通8次;
[0091] 3)得到的胶料切成条状胶皮,放入烘箱硫化,温度150°C,恒温时间45分钟,冷却后用粉碎机进行粗碎,然后细碎得到粒径为80〜200目丁腈橡胶合成颗粒。
[0092] 采用MM1000-1I型摩擦性能试验机,按照GB/T13826-2008技术标准测试,动摩擦系数0.17〜0.19,静摩擦系数0.2〜0.22,磨损率彡8 X 10 8m3 /J,最小弯曲曲率半径为 2.5〜3cm,280°C热衰退试验后的恢复性能高于85%。

Claims (7)

1.一种弹性纸基摩擦材料,其特征在于含有下述重量百分比的原料: 纤维素纤维20〜30%、芳纶浆柏5〜15%、碳纤维10〜20%、丁腈橡胶粉3〜10%、丁腈橡胶合成颗粒3〜10%、固含量40%计的羧基丁腈胶乳3〜10%、娃藻土 3〜10%、碳酸I丐晶须5〜10%、改性酚醛树脂25〜35%和橡胶硫化剂0.3〜3% ; 所述的改性酚醛树脂为硼改性酚醛树脂或三聚氰胺改性酚醛树脂,所述的橡胶硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物; 所述的丁腈橡胶合成颗粒通过以下步骤制得: 1)按以下重量百分比进行配料:丁腈橡胶40〜50%、硫化剂2〜5%、填充剂45〜55% ; 2)原材料投至开炼机中开炼10〜20分钟,并薄通5〜8次; 3)得到的胶料切成条状胶皮,放入烘箱硫化,在温度150°C下恒温处理30〜50分钟,冷却后用粉碎机进行粗碎,然后细碎得到粒径为80〜200目丁腈橡胶合成颗粒; 所述的硫化剂为硫磺、促进剂DM、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸中的一种或一种以上混合物,所述的填充剂为二氧化硅、重晶石粉、碳黑、长石粉和煅烧石油焦炭中的一种或一种以上混合物。
2.如权利要求1所述的一种弹性纸基摩擦材料,其特征在于含有下述重量百分比的原料: 纤维素纤维22〜26%、芳纶浆柏7〜13%、碳纤维10〜15%、丁腈橡胶粉5〜8%、丁腈橡胶合成颗粒5〜8%、固含量40%计的羧基丁腈胶乳5〜8%、娃藻土 5〜8%、碳酸I丐晶须5〜8%、改性酚醛树脂27〜33%和橡胶硫化剂0.5〜2.5%。
3.如权利要求1或2所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于包括以下工艺步骤: 1)将所述重量百分比的纤维素纤维、芳纶浆柏和碳纤维投入至打浆机中进行打浆处理,所述的纤维素纤维、芳纶浆柏和碳纤维总量与水的重量比为1:35〜45,打浆叩解度为23〜28度; 2)在步骤I)得到的混合纤维料中依次加入所述重量百分比的丁腈橡胶粉、丁腈橡胶合成颗粒、硅藻土和碳酸钙晶须,混合均匀; 3)将步骤2)得到混合物料加入至50〜100倍水稀释的羧基丁腈胶乳中,进行混合,再加入所述重量百分比的橡胶硫化剂; 4)上述浆料混合均匀后,进行抄纸作业; 5)将步骤4)得到的纸张烘干; 6)用乙醇或丙酮稀释所述重量百分比的改性酚醛树脂,乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为I〜3:1,将步骤5)得到的纸张放入改性酚醛树脂液中浸泡3〜8分钟,再进行溶剂挥发,然后进入蒸汽烘道干燥,最后通过150〜170°C的热辊预固化1.5〜3分钟,得到弹性纸基摩擦材料。
4.如权利要求3所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤I)中纤维素纤维、芳纶浆柏和碳纤维总量与水的重量比为1:38〜42。
5.如权利要求3所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤3)中混合物料加入至60〜80倍水稀释的羧基丁腈胶乳中。
6.如权利要求3所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤6)中乙醇或丙酮与改性酚醛树脂的重量配比为I〜2:1。
7.如权利要求3所述的一种弹性纸基摩擦材料的生产方法,其特征在于所述的步骤6)中通过155〜165°C的热辊预固化2〜2.5分钟。
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