CN103694485B - 一种复合型摩擦板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型摩擦板及其制备方法，所述复合型摩擦板包括耐磨层和增强层，所述耐磨层的成分由粘接树脂、纤维增强材料和摩擦性能调节材料组成，所述增强层的成分由玻璃纤维布增强酚醛树脂组成。本发明有效的解决了复合型摩擦板中的耐磨层和增强层层间剪切强度低的问题，保证了复合型摩擦板的低温性能，且其生产工艺简单，生产效率高，产品质量稳定，可广泛的应用于铁路、地铁、军工、工程机械等对机械强度和摩擦性能要求较高的领域。

Description

一种复合型摩擦板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种摩擦板及其制备方法，尤其涉及一种复合型摩擦板及其制备方法。

背景技术

随着各种机械设备和车辆等行业不断向重载荷、高速度方向发展，对摩擦材料的性能提出了越来越高的要求，所应用的摩擦材料必须具有稳定的摩擦系数、良好的耐磨损性能、足够的机械强度、优异的耐高低温性能，才能保证设备的稳定性和可靠性。因此，开发具有高承载耐磨功能的复合型摩擦制品势在必行。复合型摩擦制品通常由耐磨层和增强层组成，耐磨层具有抗磨损、保护对偶件的功能，增强层可承载应力的作用。

复合型摩擦板在货运火车、城轨车辆、风电、汽车等领域有一定的应用。比如货运火车斜楔主摩擦板产品即为复合型摩擦板，现有的技术一般是耐磨层为改性聚酰亚胺基摩擦材料，增强层为双马来酰亚胺纤维增强材料，但是该技术制备的摩擦板具有成本高、层间剪切力低等缺点；又如在汽车领域、风电领域刹车片产品耐磨层多采用酚醛树脂基摩擦材料，增强层多采用处理过的金属板材料，但是该类型产品存在金属板处理工艺复杂、质量重等不足。此外，还有一些耐磨层和增强层均为预浸布形式。目前国内对于复合型摩擦材料有一些研究，但是普遍存在成型工艺复杂、两层粘接效果不好(一般在1800至4000N之间)、低温摩擦性能下降明显等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种复合型摩擦板及其制备方法，其能有效解决复合型摩擦板中的耐磨层和增强层层间剪切强度低的问题，能保证复合型摩擦板的低温性能，且其生产工艺简单，生产效率高，产品质量稳定。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种复合型摩擦板，包括耐磨层和增强层，所述耐磨层的成分由粘接树脂、纤维增强材料和摩擦性能调节材料组成，所述增强层的成分由玻璃纤维布增强酚醛树脂组成。

优选的，所述耐磨层的原材料配比为，按重量份计：粘接树脂6至25份，纤维增强材料45至75份，摩擦性能调节材料10至30份。

优选的，所述的粘接树脂为腰果油改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、丁腈改性酚醛树脂中的一种或几种混合物。

优选的，所述的纤维增强材料为碳纤维、铜纤维、钛酸钾晶须、钢纤维、芳纶纤维、矿物纤维、海泡石纤维中的一种或几种混合物。

优选的，所述的摩擦性能调节材料为腰果壳油摩擦粉、硬脂酸锌、二硫化钼中的一种或几种混合物。

优选的，所述玻璃纤维布增强酚醛树脂中的玻璃纤维布与酚醛树脂的质量配比为50至80：50至20。

优选的，所述酚醛树脂在125℃时，其斜板流距为15至50mm，在160℃时，其热板固化为30至60s。

本发明还提供一种如上所述的复合型摩擦板的制备方法，其包括以下步骤：

（1）、耐磨层原料准备：按重量份称取粘接树脂6至25份，纤维增强材料45至75份，摩擦性能调节材料10至30份，加入到高速搅拌机中搅拌5至35分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥1至3小时；

（2）、增强层预固化：将上、下摩擦片模具固定模压机上，将所述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在所述下摩擦片模具内，具体层数由增强层厚度决定，然后控制模压机闭合上、下摩擦片模具，先升温到100至120℃，模压机压力设为2至10MPa，然后排气3至5次，保压10至60min进行预固化处理；

（3）、热压复合成型：打开所述摩擦片模具，将所述第（1）步中准备好后的耐磨层原料置于所述第（2）步中预固化好后的增强层上，然后再次控制模压机闭合上、下摩擦片模具，先升温到150°C至180°C，模压机压力设为10至20MPa，然后排气5至10次，保压10至30min，制成半成品；

（4）、热处理：控制模压机打开所述摩擦片模具，将所述第（3）步中压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温2至4小时，然后将温度升到150°C，保温2至4小时，再升到180°C，保温4至8小时，最后自然降温至室温，制成成品。

本发明的有益效果在于：其有效的解决了复合型摩擦板中的耐磨层和增强层层间剪切强度低的问题，保证了复合型摩擦板的低温性能，且其生产工艺简单，生产效率高，产品质量稳定，可广泛的应用于铁路、地铁、军工、工程机械等对机械强度和摩擦性能要求较高的领域。

附图说明

图1为本发明所提供的复合摩擦片的结构示意图；

图2为本发明所提供的复合摩擦片的制备方法流程示意图；

图中：1.耐磨层，2.增强层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

根据附图可以看出，一种复合型摩擦板，包括耐磨层和增强层，所述耐磨层的成分由粘接树脂、纤维增强材料和摩擦性能调节材料组成，所述增强层的成分由玻璃纤维布增强酚醛树脂组成。

优选的，所述耐磨层的原材料配比为，按重量份计：粘接树脂6至25份，纤维增强材料45至75份，摩擦性能调节材料10至30份。

优选的，所述的粘接树脂为腰果油改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、丁腈改性酚醛树脂中的一种或几种混合物。

优选的，所述的纤维增强材料为碳纤维、铜纤维、钛酸钾晶须、钢纤维、芳纶纤维、矿物纤维、海泡石纤维中的一种或几种混合物。

优选的，所述的摩擦性能调节材料为腰果壳油摩擦粉、硬脂酸锌、二硫化钼中的一种或几种混合物。

优选的，所述玻璃纤维布增强酚醛树脂中的玻璃纤维布与酚醛树脂的质量配比为50至80：50至20。

优选的，所述酚醛树脂在125℃时，其斜板流距为15至50mm，在160℃时，其热板固化为30至60s。

本发明中所采用的玻璃纤维布增强酚醛树脂是按照上述质量配比，事先将玻璃纤维布浸渍上述酚醛树脂制得的。

本发明还提供一种如上所述的复合型摩擦板的制备方法，其包括以下步骤：

（1）、耐磨层原料准备：按重量份称取粘接树脂6至25份，纤维增强材料45至75份，摩擦性能调节材料10至30份，加入到高速搅拌机中搅拌5至35分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥1至3小时；

（2）、增强层预固化：将上、下摩擦片模具固定模压机上，将所述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在所述下摩擦片模具内，具体层数由增强层厚度决定，然后控制模压机闭合上、下摩擦片模具，先升温到100至120℃，模压机压力设为2至10MPa，然后排气3至5次，保压10至60min进行预固化处理；

（3）、热压复合成型：打开所述摩擦片模具，将所述第（1）步中准备好后的耐磨层原料置于所述第（2）步中预固化好后的增强层上，然后再次控制模压机闭合上、下摩擦片模具，先升温到150°C至180°C，模压机压力设为10至20MPa，然后排气5至10次，保压10至30min，制成半成品；

（4）、热处理：控制模压机打开所述摩擦片模具，将所述第（3）步中压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温2至4小时，然后将温度升到150°C，保温2至4小时，再升到180°C，保温4至8小时，最后自然降温至室温，制成成品。

现有技术中制备摩擦板时，没有增强层预固化这个步骤，而是直接将增强层和耐磨层进行一次热压成型。本发明提供的制备方法增加了这个步骤，可以使树脂的固化更加充分，从而使得制得的成品的各项性能达到最佳状态。

实施例1：一种复合型摩擦板，包括耐磨层1和增强层2，所述耐磨层1的原料配比为，按重量份计：丁腈改性酚醛树脂15份；碳纤维12份，海泡石纤维35份，铜纤维8份，钛酸钾晶须20份；二硫化钼6份，硬脂酸锌2份，腰果壳油摩擦粉2份。所述增强层2的玻璃纤维布增强酚醛树脂中的玻璃纤维布与酚醛树脂的质量配比为80：20。所述酚醛树脂在125℃时，其斜板流距为50mm，在160℃时，其热板固化为60s。

制备复合型摩擦板时，先将上述耐磨层原料加入到高速搅拌机中搅拌5分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥1.5小时，完成耐磨层原料的准备；再将45层上述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在下摩擦片模具内，控制模压机闭合上、下摩擦片模具，升温至110℃，压力设为3MPa，排气3次，保压60分钟完成增强层预固化处理；再将准备好后的耐磨层原料置于预固化好后的增强层上，然后将模温升至170°C，模压机压力升至10MPa，并排气6次，保压30分钟，制成半成品；将压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温4小时，然后将温度升至150°C，保温1小时，再升至180°C，保温4小时，最后自然降温至室温，制成成品。

实施例2：一种复合型摩擦板，包括耐磨层1和增强层2，所述耐磨层1的原料配比为，按重量份计：丁腈改性酚醛树脂6份，硼改性酚醛树脂10份；碳纤维10份，海泡石纤维30份，铜纤维6份，钛酸钾晶须18份；二硫化钼10份，硬脂酸锌5份，腰果壳油摩擦粉5份。所述增强层2的玻璃纤维布增强酚醛树脂中的玻璃纤维布与酚醛树脂的质量配比为65：35。所述酚醛树脂在125℃时，其斜板流距为30mm，在160℃时，其热板固化为45s。

制备复合型摩擦板时，先将上述耐磨层原料加入到高速搅拌机中搅拌15分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥3小时，完成耐磨层原料的准备；再将50层上述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在下摩擦片模具内，控制模压机闭合上、下摩擦片模具，升温至110℃，压力设为3MPa，排气3次，保压35分钟完成增强层预固化处理；再将准备好后的耐磨层原料置于预固化好后的增强层上，然后将模温升至165°C，模压机压力升至20MPa，并排气10次，保压30分钟，制成半成品；将压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温2小时，然后将温度升至150°C，保温4小时，再升至180°C，保温8小时，最后自然降温至室温，制成成品。

实施例3：一种复合型摩擦板，包括耐磨层1和增强层2，所述耐磨层1的原料配比为，按重量份计：丁腈改性酚醛树脂13份，硼改性酚醛树脂12份；碳纤维6份，海泡石纤维25份，铜纤维4份，钛酸钾晶须10份；二硫化钼12份，硬脂酸锌8份，腰果壳油摩擦粉10份。所述增强层2的玻璃纤维布增强酚醛树脂中的玻璃纤维布与酚醛树脂的质量配比为70：30。所述酚醛树脂在125℃时，其斜板流距为40mm，在160℃时，其热板固化为45s。

制备复合型摩擦板时，先将上述耐磨层原料加入到高速搅拌机中搅拌20分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥1小时，完成耐磨层原料的准备；再将30层上述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在下摩擦片模具内，控制模压机闭合上、下摩擦片模具，升温至100℃，压力设为2MPa，排气3次，保压60分钟完成增强层预固化处理；再将准备好后的耐磨层原料置于预固化好后的增强层上，然后将模温升至160°C，模压机压力升至15MPa，并排气5次，保压10分钟，制成半成品；将压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温2小时，然后将温度升至150°C，保温2小时，再升至180°C，保温5小时，最后自然降温至室温，制成成品。

实施例4：一种复合型摩擦板，包括耐磨层1和增强层2，所述耐磨层1的原料配比为，按重量份计：硼改性酚醛树脂6份；碳纤维14份，海泡石纤维30份，铜纤维5份，钛酸钾晶须22份；二硫化钼12份，硬脂酸锌5份，腰果壳油摩擦粉6份。所述增强层2的玻璃纤维布增强酚醛树脂中的玻璃纤维布与酚醛树脂的质量配比为60：40。所述酚醛树脂在125℃时，其斜板流距为45mm，在160℃时，其热板固化为60s。

制备复合型摩擦板时，先将上述耐磨层原料加入到高速搅拌机中搅拌20分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥2小时，完成耐磨层原料的准备；再将60层上述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在下摩擦片模具内，控制模压机闭合上、下摩擦片模具，升温至110℃，压力设为3MPa，排气3次，保压15分钟完成增强层预固化处理；再将准备好后的耐磨层原料置于预固化好后的增强层上，然后将模温升至180°C，模压机压力升至10MPa，并排气6次，保压15分钟，制成半成品；将压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温3小时，然后将温度升至150°C，保温4小时，再升至180°C，保温4小时，最后自然降温至室温，制成成品。

实施例5：一种复合型摩擦板，包括耐磨层1和增强层2，所述耐磨层1的原料配比为，按重量份计：丁腈改性酚醛树脂10份，腰果油改性酚醛树脂5份；碳纤维3份，海泡石纤维40份，铜纤维4份，钛酸钾晶须28份；二硫化钼4份，硬脂酸锌4份，腰果壳油摩擦粉2份。所述增强层2的玻璃纤维布增强酚醛树脂中的玻璃纤维布与酚醛树脂的质量配比为50：50。所述酚醛树脂在125℃时，其斜板流距为15mm，在160℃时，其热板固化为30s。

制备复合型摩擦板时，先将上述耐磨层原料加入到高速搅拌机中搅拌35分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥1小时，完成耐磨层原料的准备；再将50层上述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在下摩擦片模具内，控制模压机闭合上、下摩擦片模具，升温至120℃，压力设为10MPa，排气5次，保压10分钟完成增强层预固化处理；再将准备好后的耐磨层原料置于预固化好后的增强层上，然后将模温升至150°C，模压机压力升至20MPa，并排气8次，保压10分钟，制成半成品；将压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温4小时，然后将温度升至150°C，保温3小时，再升至180°C，保温4小时，最后自然降温至室温，制成成品。

下表表明了本发明性能的测试结果，按照ENISO0527检测拉伸强度、压缩强度和动力摩擦系数，本发明复合摩擦片的各项技术性能均达到标准，参见下表：

现有摩擦板各领域都包括在内的话层间剪切强度大致在1800-4000N之间，从上表可以得知，本发明的各项技术性能均达到标准且层间剪切强度高，低温性能优异。

综上所述,本发明其有效的解决了复合型摩擦板中的耐磨层和增强层层间剪切强度低的问题，保证了复合型摩擦板的低温性能，且其生产工艺简单，生产效率高，产品质量稳定，可广泛的应用于铁路、地铁、军工、工程机械等对机械强度和摩擦性能要求较高的领域。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对其的限制。有关领域的有关技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围。本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (1)

1.一种复合型摩擦板的制备方法，所述复合型摩擦板，包括耐磨层和增强层，所述耐磨层的成分由粘接树脂、纤维增强材料和摩擦性能调节材料组成，所述增强层的成分由玻璃纤维布增强酚醛树脂组成，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

（1）、耐磨层原料准备：按重量份称取粘接树脂6至25份，纤维增强材料45至75份，摩擦性能调节材料10至30份，加入到高速搅拌机中搅拌5至35分钟混合均匀，混合均匀的原料在80℃的温度下干燥1至3小时；

（2）、增强层预固化：将上、下摩擦片模具固定模压机上，将所述玻璃纤维布增强酚醛树脂整齐平铺在所述下摩擦片模具内，具体层数由增强层厚度决定，然后控制模压机闭合上、下摩擦片模具，先升温到100至120℃，模压机压力设为2至10MPa，然后排气3至5次，保压10至60min进行预固化处理；

（3）、热压复合成型：打开所述摩擦片模具，将所述第（1）步中准备好后的耐磨层原料置于所述第（2）步中预固化好后的增强层上，然后再次控制模压机闭合上、下摩擦片模具，先升温到150°C至180°C，模压机压力设为10至20MPa，然后排气5至10次，保压10至30min，制成半成品；

（4）、热处理：控制模压机打开所述摩擦片模具，将所述第（3）步中压制好的半成品放入120°C的烘箱内，保温2至4小时，然后将温度升到150°C，保温2至4小时，再升到180°C，保温4至8小时，最后自然降温至室温，制成成品。