CN105715718A - 一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒及其制备方法，其方法是将磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼、塑化，粉碎成粒径为8-20目的颗粒状即成本发明产品。本发明能实现磨灰的回收再利用，改善摩擦片的热衰退性能，摩擦片工作噪音低，摩擦片的导热性好，增加了摩擦片的耐磨性，延长了刹车片的使用寿命。

Description

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车刹车片中摩擦片的材料及其制备方法，特别是一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒及其制备方法。

背景技术

刹车片是汽车刹车系统中最关键的安全零件，对汽车制动性能的好坏起决定性作用。刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦片构成，刹车时摩擦片被挤压在刹车盘上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。

摩擦片由摩擦材料和粘合剂组成，摩擦材料为复合材料，包含金属材料，纤维材料及矿物材料,这些材料的使用使摩擦材料普遍具有较高的密实度，气孔率极低甚至接近零，刹车时不可避免的产生噪音，磨损刹车盘。

现有的刹车片中摩擦片的材料密度普遍较大，可达到2.0-2.3g/cm3、洛氏硬度可达80-120HRB，使用过程中与刹车盘接触时容易产生噪音，并磨损刹车盘。

现有的摩擦片均存在热衰退的现象，热衰退就是人们常说的刹车热衰减，是由于刹车片长时间在高负荷状态下工作或者是在连续刹车的情况下，摩擦片温度迅速上升，摩擦力矩显著下降引起的，表现为制动力不足以致刹车距离变长,影响高温制动的稳定性。

摩擦片中的导热材料导热性能的好坏直接影响刹车片的质量，并且还会影响刹车片在高温时的制动效果。现有摩擦片中普遍采用的导热材料导热性能较差，在刹车片生产过程中，具体说是在热压过程中摩擦片容易产生局部热膨胀现象，引起摩擦片起泡、变形，降低了刹车片的良品率；在刹车片工作过程中，具体说是在连续刹车的情况下，摩擦片温度迅速上升，容易产生局部热膨胀现象，引起摩擦片起泡、变形，从而与刹车盘抱死。

摩擦片在工作过程中会不可避免的产生磨损，主要是由摩擦接触面产生的剪切力造成的,摩擦材料的耐磨性是衡量摩擦片耐用程度的重要技术指标，耐磨性越好，摩擦片使用寿命越长；现有的摩擦片中的耐磨材料(属于摩擦材料的一个组成部分)成分单一，提升耐磨性的作用非常有限，导致刹车片的使用寿命普遍不长。

汽车刹车片在生产过程中会产生大量磨灰，这些磨灰包括磨削加工产生的粉尘和钻孔产生的粉尘。它们约占原材料重量的10%，如果不加以回收，任其漂浮在空气中，对环境危害极大。从本质上讲，这些磨灰同属摩擦材料，如果能加以回收利用，能为刹车片生产厂家降低生产成本，并带来巨大的经济效益。而目前刹车片生产厂家处理磨灰的普遍做法是，采用除尘装置回收并囤积，再做掩埋处理。并没有做到回收再利用，而且掩埋处理不当会对环境造成严重污染。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术的上述不足，而提供一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒及其制备方法。

实现本发明上述目的的技术方案是：一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其是由如下方法制成的：

含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；

制备工艺包括如下步骤：

第一步：按材料含有的组份及各自的重量份数进行配料；

第二步：将原料混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼，使原料熔融并塑化；

第三步：将塑化后的材料粉碎成粒径为8-20目的颗粒状。

所述熔融设备为双辊橡胶开炼机，其辊筒表面温度：50～60℃；熔炼时间：20～30min。

本发明进一步的技术方案是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份。

本发明进一步的技术方案也可以是还含有如下组份：海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份。

本发明进一步的技术方案也可以是还含有如下组份：碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。

本发明进一步的技术方案也可以是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。

本发明的目的之二是克服现有技术的上述不足，而提供一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法。

实现本发明上述目的的技术方案是：一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；

制备工艺包括如下步骤：

第一步：按材料含有的组份及各自的重量份数进行配料；

第二步：将原料混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼，使原料熔融并塑化；

第三步：将塑化后的材料粉碎成粒径为8-20目的颗粒状。

所述熔融设备为双辊橡胶开炼机，其辊筒表面温度：50～60℃；熔炼时间：20～30min。

本发明进一步的技术方案是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份。

本发明进一步的技术方案也可以是还含有如下组份：海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份。

本发明进一步的技术方案也可以是还含有如下组份：碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。

本发明进一步的技术方案也可以是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。

对各组份详细说明如下：

所述的磨灰为刹车片的摩擦片在机械加工过程中产生的粉尘。

纳凯夫纤为非石棉复合纤维，是承载其它原料的骨架材料，可增强材料的耐高温性及摩擦磨损性能。

碳酸钙晶须呈白色篷松状固体（显微镜下为针状单晶体），在所有组份中，它是作为承载其它材料的骨架材料，具有综合性能高的机械强度，并在使用过程中能减振、防滑、降噪、吸波。其摩擦性能稳定，热衰退与热恢复性能较好，特别是碳酸钙晶须的填充更将增摩材料和减磨材料有机地统一在一个体系中，高温摩擦磨损性能优越。

硅藻土在所有的组份中作为填充材料，本身并不具备提高摩擦材料耐磨性的作用。具有孔隙度大、吸附性强、质轻、容重小、熔点高、耐热好、隔热、吸声、化学性能稳定等特点。在摩擦材料的组份中添加适量硅藻土，可获得减少制动噪声和减少热衰退的效果。

冰晶石(六氟铝酸钠)，优选300～350目，具有提高摩擦材料耐热、耐磨性，增加摩擦系数，降低磨损率的作用。

所述磁铁矿粉，可显著改善材料的热衰退性能，调整高温摩擦系数，减少高温衰退；磁铁矿粉中含有的组份及重量份数如下：84～90份；6.6～6.8份。

硫化锑(三硫化二锑)，呈黑灰色粉末，不溶于水，加入摩擦材料中作为热稳定剂，具有稳定材料摩擦系数的作用。

硫酸钡具有高温热稳定性，加入摩擦材料中可降低材料磨损，稳定摩擦系数。但稳定材料摩擦系数的效果差于冰晶石、磁铁矿粉及硫化锑。

立德粉，优选190～210目，为硫化锌和硫酸钡的混合物，能增加摩擦材料的热稳定性和耐磨性。

鳞片石墨，优选190～200目，属中温(200～252℃)润滑剂，具有降低摩擦材料摩擦系数的作用，还具有良好的导热性能和耐高温性能，导热性超过大部分金属材料，根据摩擦材料通常的磨损规律，当材料表面温度达到有机粘结剂的热分解温度范围时，有机粘结剂产生分解、碳化和失重现象。随温度升高，这种现象加剧，粘结作用下降，磨损量急剧增大，称之为“热磨损”。而鳞片石墨具有的良好的导热性可使摩擦材料的工作时产生的热量快速分散，降低摩擦材料的工作温度，从而减轻或避免热磨损现象。

所述F826胶黏剂为高分子聚合物，具有很强的胶黏性能，优选刹车片磨灰造粒专用胶黏剂。

所述的六钛酸钾晶须可由唐山晶须复合材料制造有限公司供应，六钛酸钾在摩擦过程中对能量的反射作用和转移膜的产生，从而保证刹车片摩擦系数的稳定性。

球状白蛭石分子式为，用于调节材料的摩擦系数，使材料具有良好的吸声性能。

丁晴胶粉用于增加材料的耐磨性、韧性、耐候性及耐老化性。

硅酸铝空心球用于增加材料的透气性，降低材料的密度和硬度，使材料具有良好的吸声性能，并能减少材料在制备过程中产生裂纹、放泡现象。

海泡石纤维是一种天然矿物纤维，是海泡石矿物的纤维状变种，海泡石晶体结构属链状结构，在链状结构中含有层状结构的小单元，属2：1型层，这种单元层与单元层之间的孔道较大，具有较高的比表面积和孔隙度，比表面即可达，因此具有良好的吸声性能。

膨胀石墨(20～40目)具有疏松多孔的结构，加入摩擦材料中可改善热衰退，降低摩擦噪音。

轮胎粉(30目)用于降低摩擦材料的硬度，减少制动噪音。

碳纤维是一种聚丙烯晴基碳纤维，含碳量在95%以上，纤维直径8-10μm，强度2000MPa、模量250GPa，聚丙烯腈纤维具有很高的弹性模量，更高的抗拉强度、更好的抗紫外线性能及耐高温和耐严寒性能。

泡沫铁粉又称海绵铁粉，是一种多孔而有塑性的材料，易于与其它材料结合，加入摩擦制品后可增强与其它组元的联结作用，它的多孔结构有利于减少半金属摩擦材料制品在使用中的制动噪声。并且泡沫铁粉本身是一种金属，具有良好的导热性能，添加到摩擦材料中形成金属网状结构，可以使摩擦界面产生的热量迅速散失，从而降低摩擦温度。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、本发明采用了刹车片生产过程中产生的磨灰，制成颗粒状后以一定比例掺入摩擦片中，实现了磨灰的回收再利用，添加在刹车片中的磨灰的比重可达16-25%。

2、本发明将抗热衰退摩擦材料以一定比例掺入摩擦片中可改善摩擦片的热衰退性能，增加摩擦片在高温时的摩擦系数，保证了汽车高温制动的稳定性。

3、本发明刹车片降噪材料的原料加入了球状白蛭石及硅酸铝空心球，这两种材料密度和硬度较低，均具有膨松多孔的特性，这使本发明刹车片降噪材料具备了良好的吸声特性。将本发明以一定比例掺入刹车片的摩擦片后可有效降低摩擦片的硬度和密实度(密度)，可使摩擦片在工作时吸收与刹车盘接触时产生的噪音。

4、复合摩擦材料中还加入了磁铁矿粉，磁铁矿粉能整合提高摩擦材料的摩擦性能，特别是对制动末速下的摩擦力有较大提升，还能明显改善摩擦材料的热衰退性能，调整高温摩擦系数，减少高温衰退，高温时能起到清洁摩擦对偶，提高制动性能的作用。进而改善了刹车片的制动性能。

5、本发明采用了海泡石纤维、白蛭石、膨胀石墨及硅藻土，这四种具有较大孔隙度且密度较低的材料，使得本发明具有良好的吸声性能和较小的密度及密实度；将其以一定比例掺入摩擦片中能增加摩擦材料的气孔率，使摩擦材料具有良好的吸声性能，从而达到降低制动噪音，减轻刹车盘磨损的目的。

6、本发明将摩擦片导热材料掺入摩擦片中，可使摩擦片的导热性得到改善，导热系数增大，减少了因局部热膨胀现象导致摩擦片起泡、变形问题的发生，提升了刹车片的产品质量，解决了刹车片高温时容易与刹车盘抱死的问题。

7、本发明将耐磨材料以一定比例掺入摩擦片中，以替代现有的摩擦片中的耐磨材料，可较大幅度降低摩擦片的磨损率，尤其降低了工作温度在300℃以上时摩擦片的磨损率，增加了摩擦片的耐磨性，延长了刹车片的使用寿命。

8、本发明将六钛酸钾晶须以一定比例掺入摩擦片中，较好的实现了摩擦片高温不衰退，性能稳定，很好的解决了在摩擦过程中对能量的反射作用和转移膜问题，以及环保、噪音、落灰等问题，从而保证刹车片摩擦系数的稳定性。

以下结合具体实施方式对本发明的详细内容作进一步描述。

具体实施方式

实施例1：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其是由如下方法制成的：含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；

制备工艺包括如下步骤：

第一步：按材料含有的组份及各自的重量份数进行配料；

第二步：将原料混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼，使原料熔融并塑化；

第三步：将塑化后的材料粉碎成粒径为8-20目的颗粒状。

所述熔融设备为双辊橡胶开炼机，其辊筒表面温度：50～60℃；熔炼时间：20～30min。

实施例2：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其是由如下方法制成的：含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；

制备工艺与实施例一相同。

实施例3：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其是由如下方法制成的：含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；

制备工艺与实施例一相同。

实施例4：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其是由如下方法制成的：含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份；

制备工艺与实施例一相同。

实施例5：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其是由如下方法制成的：含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份；

制备工艺与实施例一相同。

实施例6：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；

制备工艺包括如下步骤：

第一步：按材料含有的组份及各自的重量份数进行配料；

第二步：将原料混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼，使原料熔融并塑化；

第三步：将塑化后的材料粉碎成粒径为8-20目的颗粒状。

所述熔融设备为双辊橡胶开炼机，其辊筒表面温度：50～60℃；熔炼时间：20～30min。

实施例7：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；

制备工艺与实施例一相同。

实施例8：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；

制备工艺与实施例一相同。

实施例9：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份；

制备工艺与实施例一相同。

实施例10：

一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份；

制备工艺与实施例一相同。

Claims (10)

1.一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其特征是由如下方法制成的：

含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；

制备工艺包括如下步骤：

第一步：按材料含有的组份及各自的重量份数进行配料；

第二步：将原料混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼，使原料熔融并塑化；

第三步：将塑化后的材料粉碎成粒径为8-20目的颗粒状；

所述熔融设备为双辊橡胶开炼机，其辊筒表面温度：50～60℃；熔炼时间：20～30min。

2.根据权利要求1所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其特征是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份。

3.根据权利要求1所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其特征是还含有如下组份：海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份。

4.根据权利要求1所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其特征是还含有如下组份：碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。

5.根据权利要求1所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒，其特征是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。

6.一种多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其特征是含有组份及各自的重量份数为：磨灰40～50份；纳凯夫纤维10-15份；碳酸钙晶须10-15份；硅藻土10-15份；冰晶石10-15份；磁铁矿粉15-20份；硫化锑1～2份；硫酸钡5～10份；立德粉3～5份；鳞片石墨3～5份；六钛酸钾晶须20-25份；F826胶粘剂8-15份；

制备工艺包括如下步骤：

第一步：按材料含有的组份及各自的重量份数进行配料；

第二步：将原料混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼，使原料熔融并塑化；

第三步：将塑化后的材料粉碎成粒径为8-20目的颗粒状；

所述熔融设备为双辊橡胶开炼机，其辊筒表面温度：50～60℃；熔炼时间：20～30min。

7.根据权利要求6所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其特征是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份。

8.根据权利要求6所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其特征是还含有如下组份：海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份。

9.根据权利要求6所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其特征是还含有如下组份：碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。

10.根据权利要求6所述的多功能汽车刹车片磨灰颗粒的制备方法，其特征是还含有如下组份：球状白蛭石20-36份；丁晴胶粉4-6份；硅酸铝空心球25-30份；海泡石纤维15～20份；膨胀石墨8～15份；轮胎粉5～8份；碳纤维25～30份；泡沫铁粉15～20份。