CN106051005B - 一种耐高温低膨胀刹车片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块，所述摩擦块的原料包括：酚醛树脂、聚苯并咪唑树脂、聚苯醚酮、邻甲酚醛环氧树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、高硅氧纤维、石英纤维、碳纤维、硫酸钡、纳米氧化钐、纳米氧化铝、滑石粉、二烷基二硫代磷酸氧钼、膨胀珍珠岩、ZrW2O8粉体、多壁碳纳米管、纳米氮化铝、六方氮化硼、桐油、硼氮改性硅烷、棕刚玉、铁粉。本发明提出的耐高温低膨胀刹车片，其具有优异的耐高温性和耐磨性，且热膨胀率低，热稳定性能优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片技术领域，尤其涉及一种耐高温低膨胀刹车片。
背景技术
随着汽车技术应用向环保、高速及重载方向的发展，对汽车制动系统的稳定性和可靠性提出了更高要求，而刹车片摩擦材料的综合性能将直接影响到汽车行驶过程中的安全和舒适。汽车制动的实质是把汽车的大部分的动能通过刹车片和制动盘(或鼓)之间的摩擦转化为热能，大部分的热能又被制动器吸收引起温度升高的过程。目前市场上出现的汽车刹车片仍存在耐高温性能差，受热时膨胀率大，耐磨性能不是很理想，使用寿命短的缺陷，从而导致刹车片的性能显著下降。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐高温低膨胀刹车片，其具有优异的耐高温性和耐磨性，且热膨胀率低，热稳定性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂10-20份、聚苯并咪唑树脂2-10份、聚苯醚酮3-8份、邻甲酚醛环氧树脂3-10份、聚对苯二甲酸丁二醇酯1-5份、高硅氧纤维3-15份、石英纤维2-15份、碳纤维3-15份、硫酸钡30-50份、纳米氧化钐5-10份、纳米氧化铝5-10份、滑石粉1-5份、二烷基二硫代磷酸氧钼2-8份、膨胀珍珠岩5-15份、ZrW2O8粉体2-12份、多壁碳纳米管1-5份、纳米氮化铝1-5份、六方氮化硼2-10份、桐油2-5份、硼氮改性硅烷2-10份、棕刚玉2-10份、铁粉1-3份。
优选地，所述摩擦块的原料中，酚醛树脂、聚苯并咪唑树脂、聚苯醚酮、邻甲酚醛环氧树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯的重量比为13-18：5-9：4-7：5-9：2-5。
优选地，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂15-17份、聚苯并咪唑树脂6-8份、聚苯醚酮5-7份、邻甲酚醛环氧树脂6-8份、聚对苯二甲酸丁二醇酯3-5份、高硅氧纤维7-11份、石英纤维5.8-8份、碳纤维9-12份、硫酸钡38-42份、纳米氧化钐7.2-8份、纳米氧化铝6.5-7.3份、滑石粉2.8-3.5份、二烷基二硫代磷酸氧钼4.8-6份、膨胀珍珠岩9-12份、ZrW2O8粉体6-8份、多壁碳纳米管2-4份、纳米氮化铝2-3.8份、六方氮化硼4.8-6.3份、桐油3-4份、硼氮改性硅烷3.8-5份、棕刚玉2.9-5份、铁粉1.9-2.4份。
优选地，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂16份、聚苯并咪唑树脂7份、聚苯醚酮6.2份、邻甲酚醛环氧树脂7.3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯4份、高硅氧纤维10份、石英纤维6.2份、碳纤维10份、硫酸钡40份、纳米氧化钐7.6份、纳米氧化铝7份、滑石粉3份、二烷基二硫代磷酸氧钼5份、膨胀珍珠岩10份、ZrW2O8粉体7.2份、多壁碳纳米管3.2份、纳米氮化铝2.9份、六方氮化硼5份、桐油3.6份、硼氮改性硅烷3.9份、棕刚玉3.2份、铁粉2份。
优选地，所述纳米氧化钐的平均粒径为20-45nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为50-80nm，比表面积为300-500m2/g。
优选地，所述多壁碳纳米管的比表面积为150-200m2/g，长度为0.5-2μm。
优选地，所述硼氮改性硅烷按照以下工艺进行制备：在氮气的保护下，按重量份在反应装置中加入3-5份镁粉、40-50份乙醚和5-12份碘单质，然后加入3-10份二甲基二氯硅烷，加热至75-80℃，保温5-12min后再加入5-20份二甲基二氯硅烷，在冰水浴条件下搅拌反应30-50min得到物料A；按重量份将10-15份三氯化硼加入反应装置中，在-55～-70℃的条件下加入15-20份物料A，然后在-55～-70℃的条件下搅拌反应2-3.5h，反应结束后经减压过滤、蒸馏得到物料B；在氮气的保护下，按重量份将15-20份物料B加入30-50份四氢呋喃中，然后在-20～5℃的条件下加入50-65份间氨基苯乙炔和2-5份三乙胺，在室温下搅拌反应2-4h，反应结束后经过滤、旋转蒸发得到所述硼氮改性硅烷。
优选地，所述硼氮改性硅烷按照以下工艺进行制备：在氮气的保护下，按重量份在反应装置中加入4份镁粉、45份乙醚和6份碘单质，然后加入8份二甲基二氯硅烷，加热至78℃，保温8min后再加入15份二甲基二氯硅烷，在冰水浴条件下搅拌反应40min得到物料A；按重量份将12份三氯化硼加入反应装置中，在-60℃的条件下加入18份物料A，然后在-65℃的条件下搅拌反应3.2h，反应结束后经减压过滤、蒸馏得到物料B；在氮气的保护下，按重量份将18份物料B加入42份四氢呋喃中，然后在3℃的条件下加入60份间氨基苯乙炔和3份三乙胺，在室温下搅拌反应3.2h，反应结束后经过滤、旋转蒸发得到所述硼氮改性硅烷；在所述硼氮改性硅烷的制备过程中，首选以镁粉、乙醚、碘单质与二甲基二氯硅烷为原料，通过控制反应的条件，使其与二甲基二氯硅烷中的甲基发生了反应，得到了物料A，与三氯化硼混合后，与三氯化硼进行了反应，从而将硼引入到了二甲基二氯硅烷中得到了物料B，将物料B与间氨基苯乙炔混合后，与间氨基苯乙炔中的氨基发生反应，从而得到了硼氮改性硅烷，其同时含有硼、硅、氮和炔基，具有优异的耐高温性，将其加入体系中，其与聚苯并咪唑树脂、邻甲酚醛环氧树脂、纳米氧化钐、膨胀珍珠岩、多壁碳纳米管、棕刚玉具有协同作用，赋予摩擦块优异的耐高温性、耐水性和稳定性。
本发明耐高温低膨胀刹车片的摩擦块可以按照常规的摩擦块制备工艺制备而成。
本发明所述耐高温低膨胀刹车片，其摩擦块的原料，以酚醛树脂为主料，并加入了聚苯并咪唑树脂、聚苯醚酮、邻甲酚醛环氧树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯对其进行改性，其中，聚对苯二甲酸丁二醇酯加入体系中，能与体系中的羟基产生作用，促进了其在体系中的相容性，与聚苯醚酮、邻甲酚醛环氧树脂配合后具有协同作用，显著提高了摩擦块的剪切强度，改善了摩擦块的韧性，克服了单纯的酚醛树脂脆性大、韧性差的缺陷，同时邻甲酚醛环氧树脂和聚苯并咪唑树脂具有协同作用，提高了摩擦块的耐热性和强度；高硅氧纤维、石英纤维、碳纤维按本发明的比例加入体系中混合使用作为增强纤维，其与基体的亲和性好，性能协同，使摩擦块具有较好的强度、弹性模量和耐磨性，提高了摩擦块在各温度段的稳定性，同时赋予摩擦块优异的抗压缩和抗冲击能力，改善了刹车片的磨损性能；ZrW2O8粉体加入体系中，与六方氮化硼具有协同作用，降低了材料的热膨胀系数，改善了体系热膨胀系数高的缺陷，同时加入了纳米氮化铝和纳米氧化铝，适当提高了体系的热导率，赋予摩擦块优异的散热性，显著提高了摩擦块的耐高温性；硫酸钡、纳米氧化钐、膨胀珍珠岩、多壁碳纳米管、硼氮改性硅烷、棕刚玉和铁粉加入体系中，在体系中分散均匀，使摩擦块具有较好的强度、弹性模量和耐磨性，改善了刹车片的磨损性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂20份、聚苯并咪唑树脂2份、聚苯醚酮8份、邻甲酚醛环氧树脂3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯5份、高硅氧纤维3份、石英纤维15份、碳纤维3份、硫酸钡50份、纳米氧化钐5份、纳米氧化铝10份、滑石粉1份、二烷基二硫代磷酸氧钼8份、膨胀珍珠岩5份、ZrW2O8粉体12份、多壁碳纳米管1份、纳米氮化铝5份、六方氮化硼2份、桐油5份、硼氮改性硅烷2份、棕刚玉10份、铁粉1份。
实施例2
本发明提出的一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂10份、聚苯并咪唑树脂10份、聚苯醚酮3份、邻甲酚醛环氧树脂10份、聚对苯二甲酸丁二醇酯1份、高硅氧纤维15份、石英纤维2份、碳纤维15份、硫酸钡30份、纳米氧化钐10份、纳米氧化铝5份、滑石粉5份、二烷基二硫代磷酸氧钼2份、膨胀珍珠岩15份、ZrW2O8粉体2份、多壁碳纳米管5份、纳米氮化铝1份、六方氮化硼10份、桐油2份、硼氮改性硅烷10份、棕刚玉2份、铁粉3份。
实施例3
本发明提出的一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂17份、聚苯并咪唑树脂6份、聚苯醚酮7份、邻甲酚醛环氧树脂6份、聚对苯二甲酸丁二醇酯5份、高硅氧纤维7份、石英纤维8份、碳纤维9份、硫酸钡42份、纳米氧化钐7.2份、纳米氧化铝7.3份、滑石粉2.8份、二烷基二硫代磷酸氧钼6份、膨胀珍珠岩9份、ZrW2O8粉体8份、多壁碳纳米管2份、纳米氮化铝3.8份、六方氮化硼4.8份、桐油4份、硼氮改性硅烷3.8份、棕刚玉5份、铁粉1.9份；
其中，所述纳米氧化钐的平均粒径为20nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为80nm，比表面积为300m2/g；
所述多壁碳纳米管的比表面积为200m2/g，长度为0.5μm；
所述硼氮改性硅烷按照以下工艺进行制备：在氮气的保护下，按重量份在反应装置中加入5份镁粉、40份乙醚和12份碘单质，然后加入3份二甲基二氯硅烷，加热至80℃，保温5min后再加入20份二甲基二氯硅烷，在冰水浴条件下搅拌反应30min得到物料A；按重量份将15份三氯化硼加入反应装置中，在-70℃的条件下加入20份物料A，然后在-55℃的条件下搅拌反应3.5h，反应结束后经减压过滤、蒸馏得到物料B；在氮气的保护下，按重量份将15份物料B加入50份四氢呋喃中，然后在-20℃的条件下加入65份间氨基苯乙炔和2份三乙胺，在室温下搅拌反应4h，反应结束后经过滤、旋转蒸发得到所述硼氮改性硅烷。
实施例4
本发明提出的一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂15份、聚苯并咪唑树脂8份、聚苯醚酮5份、邻甲酚醛环氧树脂8份、聚对苯二甲酸丁二醇酯3份、高硅氧纤维11份、石英纤维5.8份、碳纤维12份、硫酸钡38份、纳米氧化钐8份、纳米氧化铝6.5份、滑石粉3.5份、二烷基二硫代磷酸氧钼4.8份、膨胀珍珠岩12份、ZrW2O8粉体6份、多壁碳纳米管4份、纳米氮化铝2份、六方氮化硼6.3份、桐油3份、硼氮改性硅烷5份、棕刚玉2.9份、铁粉2.4份；
其中，所述纳米氧化钐的平均粒径为45nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为50nm，比表面积为500m2/g；
所述多壁碳纳米管的比表面积为150m2/g，长度为2μm；
所述硼氮改性硅烷按照以下工艺进行制备：在氮气的保护下，按重量份在反应装置中加入3份镁粉、50份乙醚和5份碘单质，然后加入10份二甲基二氯硅烷，加热至75℃，保温12min后再加入5份二甲基二氯硅烷，在冰水浴条件下搅拌反应50min得到物料A；按重量份将10份三氯化硼加入反应装置中，在-55℃的条件下加入15份物料A，然后在-70℃的条件下搅拌反应2h，反应结束后经减压过滤、蒸馏得到物料B；在氮气的保护下，按重量份将20份物料B加入30份四氢呋喃中，然后在5℃的条件下加入50份间氨基苯乙炔和5份三乙胺，在室温下搅拌反应2h，反应结束后经过滤、旋转蒸发得到所述硼氮改性硅烷。
实施例5
本发明提出的一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂16份、聚苯并咪唑树脂7份、聚苯醚酮6.2份、邻甲酚醛环氧树脂7.3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯4份、高硅氧纤维10份、石英纤维6.2份、碳纤维10份、硫酸钡40份、纳米氧化钐7.6份、纳米氧化铝7份、滑石粉3份、二烷基二硫代磷酸氧钼5份、膨胀珍珠岩10份、ZrW2O8粉体7.2份、多壁碳纳米管3.2份、纳米氮化铝2.9份、六方氮化硼5份、桐油3.6份、硼氮改性硅烷3.9份、棕刚玉3.2份、铁粉2份；
其中，所述纳米氧化钐的平均粒径为35nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为60nm，比表面积为400m2/g；
所述多壁碳纳米管的比表面积为175m2/g，长度为1.5μm；
所述硼氮改性硅烷按照以下工艺进行制备：在氮气的保护下，按重量份在反应装置中加入4份镁粉、45份乙醚和6份碘单质，然后加入8份二甲基二氯硅烷，加热至78℃，保温8min后再加入15份二甲基二氯硅烷，在冰水浴条件下搅拌反应40min得到物料A；按重量份将12份三氯化硼加入反应装置中，在-60℃的条件下加入18份物料A，然后在-65℃的条件下搅拌反应3.2h，反应结束后经减压过滤、蒸馏得到物料B；在氮气的保护下，按重量份将18份物料B加入42份四氢呋喃中，然后在3℃的条件下加入60份间氨基苯乙炔和3份三乙胺，在室温下搅拌反应3.2h，反应结束后经过滤、旋转蒸发得到所述硼氮改性硅烷。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种耐高温低膨胀刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块，其特征在于，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂10-20份、聚苯并咪唑树脂2-10份、聚苯醚酮3-8份、邻甲酚醛环氧树脂3-10份、聚对苯二甲酸丁二醇酯1-5份、高硅氧纤维3-15份、石英纤维2-15份、碳纤维3-15份、硫酸钡30-50份、纳米氧化钐5-10份、纳米氧化铝5-10份、滑石粉1-5份、二烷基二硫代磷酸氧钼2-8份、膨胀珍珠岩5-15份、ZrW2O8粉体2-12份、多壁碳纳米管1-5份、纳米氮化铝1-5份、六方氮化硼2-10份、桐油2-5份、硼氮改性硅烷2-10份、棕刚玉2-10份、铁粉1-3份。
2.根据权利要求1所述耐高温低膨胀刹车片，其特征在于，所述摩擦块的原料中，酚醛树脂、聚苯并咪唑树脂、聚苯醚酮、邻甲酚醛环氧树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯的重量比为13-18：5-9：4-7：5-9：2-5。
3.根据权利要求1或2所述耐高温低膨胀刹车片，其特征在于，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂15-17份、聚苯并咪唑树脂6-8份、聚苯醚酮5-7份、邻甲酚醛环氧树脂6-8份、聚对苯二甲酸丁二醇酯3-5份、高硅氧纤维7-11份、石英纤维5.8-8份、碳纤维9-12份、硫酸钡38-42份、纳米氧化钐7.2-8份、纳米氧化铝6.5-7.3份、滑石粉2.8-3.5份、二烷基二硫代磷酸氧钼4.8-6份、膨胀珍珠岩9-12份、ZrW2O8粉体6-8份、多壁碳纳米管2-4份、纳米氮化铝2-3.8份、六方氮化硼4.8-6.3份、桐油3-4份、硼氮改性硅烷3.8-5份、棕刚玉2.9-5份、铁粉1.9-2.4份。
4.根据权利要求1或2所述耐高温低膨胀刹车片，其特征在于，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂16份、聚苯并咪唑树脂7份、聚苯醚酮6.2份、邻甲酚醛环氧树脂7.3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯4份、高硅氧纤维10份、石英纤维6.2份、碳纤维10份、硫酸钡40份、纳米氧化钐7.6份、纳米氧化铝7份、滑石粉3份、二烷基二硫代磷酸氧钼5份、膨胀珍珠岩10份、ZrW2O8粉体7.2份、多壁碳纳米管3.2份、纳米氮化铝2.9份、六方氮化硼5份、桐油3.6份、硼氮改性硅烷3.9份、棕刚玉3.2份、铁粉2份。
5.根据权利要求1或2所述耐高温低膨胀刹车片，其特征在于，所述纳米氧化钐的平均粒径为20-45nm；所述纳米氧化铝的平均粒径为50-80nm，比表面积为300-500m2/g。
6.根据权利要求1或2所述耐高温低膨胀刹车片，其特征在于，所述多壁碳纳米管的比表面积为150-200m2/g，长度为0.5-2μm。
7.根据权利要求1或2所述耐高温低膨胀刹车片，其特征在于，所述硼氮改性硅烷按照以下工艺进行制备：在氮气的保护下，按重量份在反应装置中加入3-5份镁粉、40-50份乙醚和5-12份碘单质，然后加入3-10份二甲基二氯硅烷，加热至75-80℃，保温5-12min后再加入5-20份二甲基二氯硅烷，在冰水浴条件下搅拌反应30-50min得到物料A；按重量份将10-15份三氯化硼加入反应装置中，在-55～-70℃的条件下加入15-20份物料A，然后在-55～-70℃的条件下搅拌反应2-3.5h，反应结束后经减压过滤、蒸馏得到物料B；在氮气的保护下，按重量份将15-20份物料B加入30-50份四氢呋喃中，然后在-20～5℃的条件下加入50-65份间氨基苯乙炔和2-5份三乙胺，在室温下搅拌反应2-4h，反应结束后经过滤、旋转蒸发得到所述硼氮改性硅烷。
8.根据权利要求1或2所述耐高温低膨胀刹车片，其特征在于，所述硼氮改性硅烷按照以下工艺进行制备：在氮气的保护下，按重量份在反应装置中加入4份镁粉、45份乙醚和6份碘单质，然后加入8份二甲基二氯硅烷，加热至78℃，保温8min后再加入15份二甲基二氯硅烷，在冰水浴条件下搅拌反应40min得到物料A；按重量份将12份三氯化硼加入反应装置中，在-60℃的条件下加入18份物料A，然后在-65℃的条件下搅拌反应3.2h，反应结束后经减压过滤、蒸馏得到物料B；在氮气的保护下，按重量份将18份物料B加入42份四氢呋喃中，然后在3℃的条件下加入60份间氨基苯乙炔和3份三乙胺，在室温下搅拌反应3.2h，反应结束后经过滤、旋转蒸发得到所述硼氮改性硅烷。
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