CN105240428A

CN105240428A - 一种低噪音的盘式制动衬片

Info

Publication number: CN105240428A
Application number: CN201510729429.9A
Authority: CN
Inventors: 张学芬
Original assignee: Hubei Feilong Friction & Sealing Materials Co Ltd
Current assignee: Hubei Feilong Friction & Sealing Materials Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: CN105240428B

Abstract

本发明涉及一种低噪音的盘式制动衬片，包括钢背和粘结在所述钢背上的摩擦材料，摩擦材料由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂5～9份、石墨9～17份沉淀硫酸钡15～30份、矿物纤维10～15份、硅酸钙晶须10～15份、α-氧化铝0.5～2份、聚丙烯腈纤维1～3份、硫化锑1～5份、四氧化三铁2～6份、云母3～5份以及改性海绵2～8份。本发明的有益效果为：海绵能够缓和冲击，减弱振荡，而且还具有很好的吸音效果；热传导系数低；本发明的摩擦材料具备抗剪切强度高、高韧性和低导热等优点。

Description

一种低噪音的盘式制动衬片

技术领域

本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种低噪音的盘式制动衬片。

背景技术

刹车片是机动车辆至关重要的零部件，刹车性能的好坏直接关乎行车的安全与否，自从第一个汽车用刹车片诞生以来，人们一直在不断地改善刹车片的各种性能，随着汽车工业的不断进步，汽车对刹车片的要求也在不断提高。尤其是汽车工业的快速发展和城市汽车保有量的迅速增加，车辆制动产生的噪音是机动车污染的声源之一，制动过程中产生的振动和噪音会影响到制动舒适性和零部件的寿命。解决制动噪音一直是生产厂家和研究人员研究的重点。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种低噪音的盘式制动衬片。

本发明所采用的技术方案为：

一种低噪音的盘式制动衬片，包括钢背和粘结在所述钢背上的摩擦材料，摩擦材料由以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂5～9份、合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份、沉淀硫酸钡15～30份、矿物纤维10～15份、硅酸钙晶须10～15份、α-氧化铝0.5～2份、聚丙烯腈纤维1～3份、硫化锑1～5份、四氧化三铁2～6份、云母3～5份以及海绵2～8份。

酚醛树脂也叫电木，又称电木粉，通过苯酚醛或其衍生物缩聚而得。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，用做摩擦材料中的胶黏剂。合成石墨即人工合成石墨；高碳鳞片石墨是天然的鳞片状石墨，其含碳量为94～99％。沉淀硫酸钡(英文名称：BariumSulphatePrecipitated)，为摩擦材料中的填充剂，同时能够起到补强作用。矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维，主要组成物质为各种氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等。硅酸钙晶须是一种新型的无机硅酸盐保温绝热材料，它具有导热系数低、体积密度低、耐高温等优点。α-氧化铝，又称纳米氧化铝，纳米氧化铝xz-L14显白色蓬松粉末状态，晶型是α型，其耐热性强，成型性好，晶相稳定、硬度高、尺寸稳定性好，可用于摩擦材料的补强增韧。聚丙烯腈为含量大于85％(质量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。

所述摩擦材料包括以下重量份的原料组分：酚醛树脂7份、合成石墨10份、高碳鳞片石墨3份、沉淀硫酸钡20份、矿物纤维15份、硅酸钙晶须13份、α-氧化铝1份、聚丙烯腈纤维2份、硫化锑4份、四氧化三铁3份、云母4份以及海绵6份。

可选的，所述改性海绵为聚氨酯海绵，且其密度大于45kg/m³，开口气孔率大于90％。

可选的，所述改性海绵的尺寸为5mm×5mm×5mm。

可选的，所述海绵为改性海绵，且按照如下步骤进行处理：

(1)、将海绵置于0.5mol/L的盐酸溶液中，并与80℃的温度下浸泡12小时后，取出，用水冲洗干净，并在105℃的条件下干燥5小时；

(2)、将步骤(1)处理后的海绵置于5％的羧甲基纤维素溶液中，在45℃的温度下浸泡24小时，取出后，减压干燥12小时。

可选的，所述硅酸钙晶须为改性的硅酸钙晶须，其按照如下步骤处理：将硅酸钙晶须加入到0.1％的十二烷基硫酸钠溶液中，硅酸钙与十二烷基硫酸钠溶液的重量体积比为15mg:100ml，然后向其中加入30％双氧水溶液10ml，在45℃的条件下搅拌2小时，离心，过滤，用去离子水洗涤，并在135℃条件下干燥4小时。

本发明的有益效果为：

1、本发明的盘式制动衬片由钢背直接粘结摩擦材料而成，省去了传统制动衬片的底料层，即摩擦材料具备抗剪切强度高、高韧性等面料层特性的同时，还具有底料层的低导热性的优点。因此，解决了面料层和底料层相容性的问题，底料层和面料层为同一成分，简便生产操作、价格低廉、对降低生产成本；有效的避免发生面料层和底料层开裂的情况出现，延长了制动衬片的使用寿命，提高了安全系数。

2、所述摩擦材料通过在原料组分中添加海绵，海绵有很大的比表面积，吸附能力强，可以保证材料有很好的融合性；海绵能够缓和冲击，减弱振荡，而且还具有很好的吸音效果；热传导系数低，可以作为保温材料使用，可以起到较好的绝热效果，并且同时具有低硬度、低噪音的特点。

3、海绵改性处理后，其表面的平整度降低，且出现细微的毛刺，内部的孔隙率也相应的增加。在将海绵与沉淀硫酸钡和酚醛树脂进行预混的过程中，沉淀硫酸钡和酚醛树脂有效的吸附在海绵的表面，设置海绵的内部空隙中亦有填充。在后续的混合步骤中，预混物料能与其他原料均匀的混合，有效避免了海绵由于颗粒大，而出现的混合不均匀情况。同时，海绵的性能达到密度大于45kg/m3，保证其在模具加热加压过程中，不分解。

4、硅酸钙晶须是一种新型的无机硅酸盐保温绝热材料，它具有导热系数低、体积密度低、耐高温等优点。通过十二烷基硫酸钠、双氧水的反应改性后，硅酸钙晶须能够有效的提高物料混合中的产品均一性。

5、本发明同时使用合成石墨和高碳鳞片石墨，且选择合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份，以达到调节摩擦系数的目的。其中高碳鳞片石墨能够较好的润滑性，降低磨损，其摩擦系数较合成石墨低，当温度不高(不超过250℃)时，不会发生热衰变。合成石墨的含碳量高、气孔率高、硬度低、导热性低，能减小高碳鳞片石墨的热衰退，稳定摩擦材料的摩擦系数，防止对偶的表面金属转移。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明，以下实施例中以1重量份代表1kg。

表1实施例1～4的物料用量表

制备方法：制动衬片的制备按照如下工艺进行制备：原料混料、压制、热处理、修磨、成品。

(1)原料混料：将配方量的聚氨酯海绵、沉淀硫酸钡及配方量1/2的酚醛树脂加入辊筒式混料机中，保持200～300r/min的速度，搅拌5min，进行预混；将余量的配方物料加入辊筒式混料机中，保持400～500r/min的速度，搅拌10min，将物料混合均匀。

(2)压制：采用一步成型方法，面料和底料为同一材料，热压模具为顶出模，下层是原料，上层为钢背；热压成型的控制温度为140～160℃，压力为450kg/cm²，固化时间为8min。

(3)热处理：对热压成型后的产品进行热处理，所述热处理温度为165℃，热处理时间为4h。

(4)修磨：对产品进行修磨，得到最终的成品。

其中，海绵的改性处理方法为：将海绵置于0.5mol/L的盐酸溶液中，并与80℃的温度下浸泡12小时后，取出，用水冲洗干净，并在105℃的条件下干燥5小时，除去海绵中的水分；将处理后的海绵置于5％的羧甲基纤维素(CMC)溶液中，在45℃的温度下浸泡24小时，取出后，减压干燥12小时。

硅酸钙晶须的改性处理方法为：将硅酸钙晶须加入到0.1％的十二烷基硫酸钠溶液(取1.0g十二烷基硫酸钠，用1000ml磷酸溶液(1→1000)溶解)中，硅酸钙晶须与十二烷基硫酸钠溶液的重量体积比为15mg:100ml，然后向其中加入30％双氧水溶液10ml，在45℃的条件下搅拌2小时，离心，过滤，用去离子水洗涤，并在135℃条件下干燥4小时。

发明人在研发过程中发现，添加海绵虽可有效减小摩擦材料的硬度，降低刹车时的噪音，然而批次间存在的测定数值波动较大。通过试验发现，由于海绵的颗粒较大，且在混合过程中易产生静电吸附，终产品的均一性差，导致产品的摩擦性能存在差异。因此，分别对海绵和硅酸钙晶须进行改性处理，以提高产品混合中的均一性。

堆积密度试验：

测试仪器：DMP-Ⅱ型堆积密度测定仪

受试样品：实施例1～4四批样品，及实施例1～4在辊筒式混料机中的上层、中层、下层三点的样品。

表2实施例1～4的堆积密度试验

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					上层(g/cm³)	0.76	0.79	0.77	0.80

中层(g/cm³)	0.78	0.75	0.75	0.76
					下层(g/cm³)	0.76	0.76	0.76	0.76
终产品(g/cm³)	0.76	0.78	0.77	0.77

结果：分别对实施例1～4的上、中、下层样品(辊筒式混料机在放样过程中随机选取)，以及实施例1～4的终产品的堆积密度进行测定，测定结果均在0.75～0.8g/cm³，样品之间没有明显差异，说明产品批次间的均一性良好，并且同一批次中不同位置的产品均一性良好。

性能测试：对上述实施例1～4所得样品及市售盘式刹车片进行性能和噪音测试，试验参照标准：

噪音测功试验程序按照SAEJ252103-26-05执行；硬度测定按照GB/T5766-2007执行；压缩率测定按照ISO6310-2009-07执行；热传导测定按照ISO6310-2009-07执行。

表3实施例1～4及市售样品测试结果

结论：实施例1～4的噪音强度大于70dBA的概率最大只有2.80，明显小于市售产品；实施例1～4的硬度、压缩率、热传导与市售产片基本相当。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种低噪音的盘式制动衬片，其特征在于：包括钢背和粘结在所述钢背上的摩擦材料，所述摩擦材料包括以下重量份的原料组分：酚醛树脂5～9份、合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份、沉淀硫酸钡15～30份、矿物纤维10～15份、硅酸钙晶须10～15份、α-氧化铝0.5～2份、聚丙烯腈纤维1～3份、硫化锑1～5份、四氧化三铁2～6份、云母3～5份以及海绵2～8份。

2.根据权利要求1所述的低噪音的盘式制动衬片，其特征在于：所述摩擦材料包括以下重量份的原料组分：酚醛树脂7份、合成石墨10份、高碳鳞片石墨3份、沉淀硫酸钡20份、矿物纤维15份、硅酸钙晶须13份、α-氧化铝1份、聚丙烯腈纤维2份、硫化锑4份、四氧化三铁3份、云母4份以及海绵6份。

3.根据权利要求1所述的低噪音的盘式制动衬片，其特征在于：所述海绵为聚氨酯海绵，且其密度大于45kg/m³，开口气孔率大于90％。

4.根据权利要求3所述的低噪音的盘式制动衬片，其特征在于：所述海绵的尺寸为5mm×5mm×5mm。

5.根据权利要求3或4所述的低噪音的盘式制动衬片，其特征在于：所述海绵为改性海绵，所述改性海绵按照如下步骤进行处理：

6.根据权利要求5所述的低噪音的盘式制动衬片，其特征在于：所述硅酸钙晶须为改性的硅酸钙晶须，其按照如下步骤处理：将硅酸钙晶须加入到0.1％的十二烷基硫酸钠溶液中，硅酸钙晶须与十二烷基硫酸钠溶液的重量体积比为15mg:100ml，然后向其中加入30％双氧水溶液10ml，在45℃的条件下搅拌2小时，离心，过滤，用去离子水洗涤，并在135℃条件下干燥4小时。