CN104830020A - 一种安山岩纤维增强摩擦材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安山岩纤维增强摩擦材料及其制备方法，包括腰果壳油改性的酚醛树脂、安山岩纤维和填料，其中按重量百分比计，所述腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为5-30％，填料为50-75％，本发明的优点在于利用安山岩纤维材料本身的优异性能，针对现有摩擦材料的性能缺点进行改性，以制备出热稳定性好，各项力学性能优异的新型摩擦材料，同时工艺过程简单，易于实现工业化生产。

Description

一种安山岩纤维增强摩擦材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及摩擦材料领域，特别是涉及一种安山岩纤维增强摩擦材料及其制备方法。

背景技术

盘型制动系统的开发对于我国的汽车行业建设具有特别重要的意义。刹车片广泛应用于机动车辆，摩擦材料是刹车片上的关键性材料，其性能好坏直接影响制动装置的制动效果。理想的摩擦材料应有良好的热稳定性，使刹车片在高温下摩擦系数变化小，热磨损小，提高工作可靠性，延长使用寿命；有较小的制动噪音，改善车辆舒适性，减小对环境的噪音污染；另外，还应有良好的机械强度、对偶面磨损较小、环保效果好。因此，研制新型的材料配方、改善摩擦材料的性能是刹车片的研究重点和方向。

安山岩纤维类似于玻璃纤维，与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高技术纤维相比，除了具有高技术纤维高强度、高模量的特点外，安山岩纤维还具有耐高温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能，且性价比好，是一种纯天然的无机非金属材料，也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维。

发明内容

为了研制新型摩擦材料配方，改善摩擦材料的性能，本发明提出一种安山岩纤维增强摩擦材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种安山岩纤维增强摩擦材料，包括腰果壳油改性的酚醛树脂、安山岩纤维和填料，其中：

按重量百分比计，所述腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为5-30％，填料为50-75％。

所述填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙和硫酸钡，其重量配比为：

硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％。

所述安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm。

一种安山岩纤维增强摩擦材料的制备方法，具体步骤如下：

a.按重量百分比，称取腰果壳油改性的酚醛树脂20％，安山岩纤维5-30％和填料 50-75％；

b.将步骤a称取的填料与腰果壳油改性的酚醛树脂混合球磨12h后，加入步骤b称取的安山岩纤维，球磨混合2h，将混合好的材料在80℃下预热20分钟；

c.将步骤b预热后的材料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h即得本材料。

所述填料制备过程为：按重量百分比计，将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸钡12％称量混合，球磨24h后得到填料。

所述安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm。

与现有技术相比，本发明的摩擦材料中加入了安山岩纤维材料，针对现有摩擦材料的性能缺点进行改性，制备出摩擦材料的热稳定性好，各项力学性能优异，另外，本发明采用热压方式成型，将原料配比后，先球磨制备填料，然后将腰果壳油改性的酚醛树脂加入填料后继续球磨，再加入安山岩纤维，混合均匀后，经一定温度预热，一定压力下在模具中预压，预压成型的材料再经过热压，热压成型后再保温，本发明的制备方法具有工艺过程简单，易于实现工业化生产的优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

本实施例是以腰果壳油改性的酚醛树脂，安山岩纤维和填料混合制备的增强摩擦材料，按重量百分比计，腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为5％，填料为75％；其中，安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm；

其中，填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙，硫酸钡，按重量百分比计其配比为：硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％；

本实施例的制备工艺为：

a.首先，按重量百分比将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸钡12％混合后球磨均匀得到填料；

b.按重量百分比称取75％的填料和20％配比的腰果壳油改性的酚醛树脂，继续球磨 12h，加入5％的直径15μm，长度0.5-1.0mm的安山岩纤维，球磨混合2h得到混合料；

c.将混合料在80℃下预热20分钟；

d.将预热后的混合料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h，即可制得本实施例的安山岩纤维增强摩擦材料。

实施例2：

本实施例是以腰果壳油改性的酚醛树脂，安山岩纤维和填料混合制备的增强摩擦材料，按重量百分比计，腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为10％，填料为70％；其中，安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm；

其中，填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙，硫酸钡，按重量百分比计其配比为：硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％；

本实施例的制备工艺为：

a.首先，按重量百分比将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸钡12％混合后球磨均匀得到填料；

b.按重量百分比称取70％的填料和20％配比的腰果壳油改性的酚醛树脂，继续球磨12h，加入10％的直径15μm，长度0.5-1.0mm的安山岩纤维，球磨混合2h得到混合料；

c.将混合料在80℃下预热20分钟；

d.将预热后的混合料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h，即可制得本实施例的安山岩纤维增强摩擦材料。

实施例3：

本实施例是以腰果壳油改性的酚醛树脂，安山岩纤维和填料混合制备的增强摩擦材料，按重量百分比计，腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为15％，填料为60％；其中，安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm；

其中，填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙，硫酸钡，按重量百分比计其配比为：硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％；

本实施例的制备工艺为：

a.首先，按重量百分比将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸 钡12％混合后球磨均匀得到填料；

b.按重量百分比称取65％的填料和20％配比的腰果壳油改性的酚醛树脂，继续球磨12h，加入15％的直径15μm，长度0.5-1.0mm的安山岩纤维，球磨混合2h得到混合料；

c.将混合料在80℃下预热20分钟；

d.将预热后的混合料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h，即可制得本实施例的安山岩纤维增强摩擦材料。

实施例4：

本实施例是以腰果壳油改性的酚醛树脂，安山岩纤维和填料混合制备的增强摩擦材料，按重量百分比计，腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为20％，填料为60％；其中，安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm；

其中，填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙，硫酸钡，按重量百分比计其配比为：硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％；

本实施例的制备工艺为：

a.首先，按重量百分比将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸钡12％混合后球磨均匀得到填料；

b.按重量百分比称取60％的填料和20％配比的腰果壳油改性的酚醛树脂，继续球磨12h，加入20％的直径15μm，长度0.5-1.0mm的安山岩纤维，球磨混合2h得到混合料；

c.将混合料在80℃下预热20分钟；

d.将预热后的混合料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h，即可制得本实施例的安山岩纤维增强摩擦材料。

实施例5：

本实施例是以腰果壳油改性的酚醛树脂，安山岩纤维和填料混合制备的增强摩擦材料，按重量百分比计，腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为25％，填料为55％；其中，安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm；

其中，填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙，硫酸钡，按重量百分比计其配比为：硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％；

本实施例的制备工艺为：

a.首先，按重量百分比将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸钡12％混合后球磨均匀得到填料；

b.按重量百分比称取55％的填料和20％配比的腰果壳油改性的酚醛树脂，继续球磨12h，加入25％的直径15μm，长度0.5-1.0mm的安山岩纤维，球磨混合2h得到混合料；

c.将混合料在80℃下预热20分钟；

d.将预热后的混合料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h，即可制得本实施例的安山岩纤维增强摩擦材料。

实施例6：

本实施例是以腰果壳油改性的酚醛树脂，安山岩纤维和填料混合制备的增强摩擦材料，按重量百分比计，腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为30％，填料为50％；其中，安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm；

其中，填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙，硫酸钡，按重量百分比计其配比为：硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％；

本实施例的制备工艺为：

a.首先，按重量百分比将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸钡12％混合后球磨均匀得到填料；

b.按重量百分比称取50％的填料和20％配比的腰果壳油改性的酚醛树脂，继续球磨12h，加入30％的直径15μm，长度0.5-1.0mm的安山岩纤维，球磨混合2h得到混合料；

c.将混合料在80℃下预热20分钟；

d.将预热后的混合料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h，即可制得本实施例的安山岩纤维增强摩擦材料。

将制备的材料经打磨即可进行力学性能，摩擦磨损性能测试。

将上述实施例1-6所制得的安山岩纤维增强摩擦材料在XD-MSM定速式摩擦试验机上，按GB5763-1998标准进行摩擦磨损性能实验；用XHR-150型塑料洛氏硬度计测定试样硬度；用Xl-50Z型组合式冲击试验机测定试样的冲击强度，试样尺寸：55mm×10mm×6mm。摩擦 盘材质为HT25灰铸铁，珠光体组织，硬度为HB180～220。试样摩擦面积为25mm×25mm×5mm。各实施例安山岩纤维增强摩擦材料的配方质量比重如表1所示，具体实验测定结果如表2、表3所示。

表1安山岩纤维含量的摩擦材料的配方(质量分数％)

表2硬度和冲击强度测试结果

表3试样在不同温度下磨损率的测定结果

综上所述，本发明利用安山岩纤维材料本身的优异性能，针对现有摩擦材料的性能缺点进行改性，制备出的新型摩擦材料热稳定性好，在高温下摩擦系数变化小、热磨损小，提高了工作可靠性，延长了使用寿命；另外，制备出的新型摩擦材料还具有良好的机械强度、对偶面磨损较小、环保效果好；本发明安山岩纤维增强摩擦材料的各项力学性能优异，同时其制备工艺过程简单，易于实现工业化生产。

Claims (6)

1.一种安山岩纤维增强摩擦材料，其特征在于，包括腰果壳油改性的酚醛树脂、安山岩纤维和填料，其中：

按重量百分比计，所述腰果壳油改性的酚醛树脂为20％，安山岩纤维为5-30％，填料为50-75％。

2.根据权利要求1所述的一种安山岩纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述填料包括硫化铜，三氧化二铝，石墨，碳酸钙和硫酸钡，其重量配比为：

硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％，硫酸钡12％。

3.根据权利要求1所述的一种安山岩纤维增强摩擦材料，其特征在于，所述安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm。

4.一种安山岩纤维增强摩擦材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

a.按重量百分比，称取腰果壳油改性的酚醛树脂20％，安山岩纤维5-30％和填料50-75％；

b.将步骤a称取的填料与腰果壳油改性的酚醛树脂混合球磨12h后，加入步骤b称取的安山岩纤维，球磨混合2h得到混合料，将混合料在80℃下预热20分钟；

c.将步骤b预热后的混合料在模具中常温下，2MPa预压10min后，提升压力至50MPa，温度至160℃，热压30min；降温至120℃保温1h，160℃保温2h，再次升温至200℃保温10h即得本材料。

5.根据权利要求4所述的一种安山岩纤维增强摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述填料制备过程为：按重量百分比计，将硫化铜28％，三氧化二铝28％，石墨20％，碳酸钙12％和硫酸钡12％称量混合后球磨均匀后得到填料。

6.根据权利要求4所述的一种安山岩纤维增强摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述安山岩纤维直径15μm，长度0.5-1.0mm。