CN1049858A

CN1049858A - 汽车用海泡石摩擦材料及制备方法

Info

Publication number: CN1049858A
Application number: CN 89106982
Authority: CN
Inventors: 孙祁; 楼运渔; 施跃; 赵金保; 唐天德
Original assignee: HUBEI ASBESTOS PRODUCTS FACTORY; NONMETAL GEOLOGY CO HUBEI PROV
Current assignee: HUBEI ASBESTOS PRODUCTS FACTORY; NONMETAL GEOLOGY CO HUBEI PROV
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1991-03-13

Abstract

本发明为汽车用海泡石摩擦材料及制备方法。海泡石摩擦材料以海泡石为增强基材，加上粘结剂、填料、金属材料经干法工艺和半湿法工艺制成，干法与石棉摩擦材料的生产方法相同，半湿法比湿法多了少许工序。本发明的产品各项技术指标均达到国家标准，抗高温衰退性好，磨损、尤其是高温磨损小，密度比石棉摩擦片小，无噪音，成本低，对环境无污染，没有致癌的危害，宜于推广使用。

Description

本发明涉及一种以海泡石为基材的汽车用海泡石摩擦材料及制备方法，它主要应用于汽车制动器。

以石棉作为增强基材的石棉摩擦材料是传统产品，虽然它具有良好的摩擦性，且价格低廉，但由于石棉特定的矿物晶体结构，使其严重污染环境，并具有诱发人体致癌的危害。因此当今世界限制使用石棉及石棉制品，为此寻求石棉的代用品，发展无石棉摩擦材料已成为一种世界趋势。

七十年代以来，用来研制和生产摩擦材料的石棉代用品的有玻璃纤维、陶瓷纤维、有机纤维或钢纤维、碳纤维等，用这些纤维制成的摩擦材料统称为无石棉摩擦材料。但是，前述的各种纤维的性能不如石棉纤维，同是还存在某些工艺缺陷。即使某些纤维能明显改进摩擦材料的某些性能，但因纤维未能商品化或成本高，使其应用受到限制，因此目前国内还是广泛沿用石棉摩擦材料。

本发明的目的在于提供一种以天然矿物-海泡石为增强填充基材的摩擦材料及生产这种材料的制备方法。这种摩擦材料的性能不低于或部分超过现有的无石棉摩擦材料的性能，且单位成本低，制造工艺简单，能全部取代石棉制成的摩擦材料。

本发明的目的是以下述方式实现的，海泡石摩擦材料以海泡石为基材，以热塑性树脂、橡胶或以热塑性树脂、热固性树脂、胶乳为粘结剂，以硅灰石、硫酸钡、氧化铁、石墨或以硅灰石、硫酸钡、碳黑为填料，再加上铜粉、铝粉等金属材料经干法工艺或半湿法工艺制成。

海泡石摩擦材料干法生产的配方（按重量%比计）为：

海泡石 25-50

粘结剂（热塑性树脂、橡胶） 18-30

填料（硅灰石、硫酸钡、氧化铁、石墨等） 22-44

金属材料（铜粉） 1-5

半湿法生产的配方为：

海泡石 25-60

粘结剂（热塑性树脂、热固性树脂、胶乳） 19-40

填料（硅灰石、硫酸钡、碳黑） 16-34

金属材料（铝粉、铜粉） 2-6

半湿法生产海泡石摩擦材料的制造方法为：先将丁腈胶乳、热固性树脂、热塑性树脂混合，加入干燥的海泡石及填料，捏合、干燥、粉碎、再加入金属材料混合，冷型压制、热压成型、热处理、磨制加工而成。

海泡石是含水的镁硅酸盐矿物，由两个二维Si-O四面体片及其之间的Mg-O（OH）八面体片组成一个单位晶胞，属2∶1型层链状结构。连续的四面体，相邻带的顶点指向相反方向，形成大小固定并平行于键的开口孔道（截面积为3.6×10A）（见图1，图1中·-Si、

-Mg、o-O、⊙-OH结构水、

-OH₂结合水、

-H₂O⁺沸石水）。海泡石这种特定的晶体结构使其不具备与多环芳烃有天然联系的条件，也决定了海泡石呈纤维束状，板条束状，其束径与长度之比为1∶60-1∶100。海泡石能在极性溶剂、液态树脂中高度分散、形成纤维网状结构，使海泡石在复合材料中起到了随机增强作用。

海泡石晶体表面发育的沟槽、微孔隙及平行于键的开口孔道，使其具有较大的比表面积，因此海泡石具有较强的吸附能力，同时海泡石与粘结剂界面上的物理吸附和化学键合（以共价键方式联接），增强了界面上的粘结力，提高了海泡石摩擦材料的整体强度。

在海泡石晶体结构中有三种水，孔益中的沸石水（H₂O⁺）。与八面体中Mg⁺²离子配位的结合水（OH₂），以及结构水（OH）。把海泡石加热至100-300℃，脱去H₂O⁺和一半（OH），300-500℃时脱去（OH₂）和部分（OH），700℃以上，（OH）全部脱去，海泡石结构被破坏，开始转化为顽火辉石、方英石。400-800℃晶体发生折迭，因此，海泡石具有良好的热稳定性，海泡石摩擦材料则具有一定的耐热降解性，尤其是高温摩擦系数稳定，磨损小。

综上所述，海泡石能在摩擦材料中全部替代石棉，从而排除了石棉摩擦材料对环境的污染及对人体的危害。而且以海泡石为基材的摩擦材料的密度也降低了。

干法生产海泡石摩擦材料配方的实施例见表1。

半湿法生产海泡石摩擦材料配方的实施例见表2。

海泡石摩擦材料干法生产的工艺流程与国内现行的石棉摩擦材料干法生产的工艺流程（见武汉材料保护研究所周顺隆编译的《制动器、离合器摩擦材料专利译文集》第一集）相同。半湿法生产的工艺流程如图2。

图1 海泡石晶体结构图

图2 本发明的半湿法生产工艺流程图

图3 现行石棉摩擦材料湿法生产工艺流程图

从图2、图3可见，半湿法生产和湿法生产工艺流程和区别在于：半湿法生产海泡石摩擦材料不使用溶剂，经捏合、干燥、粉碎后还需加金属材料混合，冷型压制，而后再热压成型、热处理、磨制加工成产品。

半湿法生产海泡石摩擦材料的具体制备方法是：先将丁腈胶乳、热固性树脂、热塑性树脂混合5、6分钟，再加入经干燥后的商品海泡石，填料进行捏合，捏合时间10-15分钟。海泡石基材通过丁腈胶乳和树脂粘结剂的捏合预浸润处理，增加了其与粘结剂的湿润力。经捏合后在干燥设备中干燥，干燥温度80±5℃，时间2小时，挥发份≤3%。粉碎至粒度为100-350微米，加入金属材料混合。在室温条件下冷型压制，以150kg/cm²的压力连续进行。再热压成型，热压条件为：温度160±5℃，压力200kg/cm²，热压时间1分钟/mm。再经热处理，磨制加工，检验包装为所需产品。

本发明的海泡石摩擦材料作了各项性能指标的测试，其测试结果见表3-表8。

湖北石棉制品厂科研所对本厂试制和生产的海泡石摩擦材料及石棉摩擦片在D-MS定速式摩擦试验机上作了摩擦系数及磨损率的测试，测试结果见表3。物理机械性能的测试结果见表4。

甘肃甘谷石棉制品厂科研所在美国CHAS试验机上对湖北石棉制品厂生产的海泡石摩擦片及石棉摩擦片进行了摩擦系数μ和磨损测试对比，结果如表5、表6。

第二汽车制造厂技术中心对几种摩擦片作了惯性试验台试验，其中半湿法成型的海泡石摩擦片的试验结果见表7

注：资料来源：第二汽车制造厂技术中心;数据计算：湖北石棉制品厂科研所湖北石棉制品厂科研所作了密度测试，结果见表8。

表8 各种摩擦片密度表

材料	海泡石摩擦片（半湿法成型）	海泡石摩擦片（干法成型）	石棉摩擦片（干法成型）	日本石棉摩擦片
					密度（g/cm³)	1.90	1.85	2.10	1.82

各种增强纤维的价格见表9

从以上测试数据及其对比可以看出，本发明的海泡石摩擦材料的各项技术指标均达到国家标准，抗高温衰退性好，磨损，尤其是高温磨损小，密度比国产的石棉摩擦片小，无噪音，成本低。本发明的制造方法与现行湿法生产石棉片相比只增加了少许程序，且干法生产又一样，因而易于推广。采用海泡石摩擦材料减少或根除了对环境的污染，杜绝了使人体致癌的危害，为无石棉摩擦材料提供了一种切实可行的新品种，填补了我国这方面的空白，其经济、社会效益相当可观。

Claims

1、一种汽车用海泡石摩擦材料，其特征在于以海泡石为基材，以热塑性树脂、橡胶或以热塑性树脂、热固性树脂、胶乳为粘结剂，以硅灰石、硫酸钡、氧化铁、石墨或以硅灰石、硫酸钡、碳黑为填料，再加上铜粉、铭粉等金属材料经干法工艺或半温法工艺制成。

2、根据权利要求1所述的海泡石摩擦材料，其特征在于干法生产的配方（按重量%比计）为：

海泡石 25-50

粘结剂（热塑性树脂、橡胶） 18-30

填料（硅灰石、硫酸钡、氧化铁、石墨等） 22-44

金属材料（铜粉） 1-5

半湿法生产的配方为：

海泡石 25-60

粘结剂（热塑性树脂、热固性树脂、胶乳） 19-40

填料（硅灰石、硫酸钡、碳黑） 16-34

金属材料（铝粉、铜粉） 2-6

3、一种生产权利要求1、2所述的海泡石摩擦材料的制备方法，其特征在于半湿法生产的方法为：先将丁腈胶乳、热固性树脂、热塑性树脂混合，加入干燥的海泡石及填料，捏合、干燥、粉碎，再加入金属材料混合、冷型压制、热压成型、热处理、磨制加工成海泡石摩擦材料。

4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于丁腈胶乳，热固性树脂、热塑性树脂，混合5、6分钟加入海泡石，填料捏合，捏合时间10-15分钟。

5、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于捏合后干燥、粉碎，干燥温度80±5℃，时间2小时，挥发份≤3%，粉碎粒度为100～350微米。

6、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于冷型压制在室温条件下进行，以150kg/cm²的压力连续压制。

7、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于热压成型的条件为：温度160±5℃，压力200kg/cm²，热压时间1分钟/mm。