CN106117955B - 将玄武岩超细纤维用于制备刹车片的方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是将玄武岩超细纤维用于制备刹车片的方法和应用，包括如下步骤：①先将酚醛树脂8‑16重量份、钢纤维5‑15重量份、炭纤维2‑5重量份、玄武岩超细纤维15‑45重量份，加入混料机中混料;②再将鳞片石墨3‑8重量份、人造石墨颗粒3‑12重量份、铬铁矿粉3‑10重量份、白云石粉5‑8重量份、萤石粉3‑8重量份、丁腈橡胶粉2‑5重量份、硅灰棉5‑10重量份分别依次倒入混料机中混料；③将所得混合料置于刹车片模具中热压,出模；④将出模后的刹车片进行热处理，⑤对出炉后的刹车片进行机加工处理、印标、包装，即得;本发明所制备的刹车片抗冲击强度可以达到5.5dj.cm‑3以上，高温衰退率小于15%；按照GB6763‑2008完成试验之后总磨损率小于0.23。

Description

将玄武岩超细纤维用于制备刹车片的方法和应用
技术领域
本发明涉及一种汽车零件，具体是将玄武岩超细纤维用于制备刹车片的方法和应用。
背景技术
刹车片在汽车的刹车系统中属于最关键的安全零件，刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用，刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，其中隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热。摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片磨损得越快。摩擦材料使用完后要及时更换刹车片，否则钢板与刹车盘就会直接接触，最终会丧失刹车效果并损坏刹车盘。
现有刹车片主要有两大类，一类是石棉刹车片，一类是半金属刹车片。石棉刹车片具有很强的人体致癌危害，正逐步被淘汰，这类刹车片的冲击强度一般在4dj.cm-3左右；半金属刹车片是石棉刹车片最早的替代型产品，其最大的问题是容易生锈并与制动鼓或盘粘连，其次是严重损伤对偶，这类刹车片冲击强度一般可达到5dj.cm-3左右。
玄武岩是一种地下岩浆从火山中喷出或从地表裂隙中溢出凝结形成的火成岩。玄武岩的主要成分是硅铝酸钠或硅铝酸钙，二氧化硅的含量大约是 45-52％，还含有较高的氧化铁和氧化镁，是一种细粒致密的黑色岩石。由于喷发时产生大量气孔，有时是大孔如杏仁状构造，后来中间常被其他矿物充填。玄武岩岩浆的黏度小，易于流动，形成很大的覆盖层，常形成广大的熔岩台地，所以分布很广。玄武岩根据其成分不同可以分为拉斑玄武岩、碱性玄武岩、高铝玄武岩 ；按其结构不同可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩、玄武玻璃 ；按其充填矿物不同可分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等。没有被风化的玄武岩是黑色或暗绿色的致密岩石，由于其凝结后产生六方晶体节理，被风化后形成六方柱状，风化厉害可以形成黄褐色的玄武土，如果进一部被雨水淋滤，除去二氧化硅形成铝土矿。有的玄武岩气孔中还充填有铜、钴、硫磺等矿物。玄武岩是基性喷出岩的一种。成分相当于辉长岩。灰黑色。常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构。斑晶为橄榄石、辉石、基性长石等 ；基质一般为细粒或隐晶质。按次要矿物的不同，可划分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等 ；按结构构造，可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩等 ；按化学成分和矿物成分，可分为高铝玄武岩、碱性玄武岩和拉斑玄武岩等。由于玄武岩浆粘度小，流动性大，喷溢地表易形成大规模熔岩流和熔岩被，但也有呈层状侵入体的，如岩床等。在高原地区常形成面积达数千至数十万平方千米的熔岩台地，有人称其为高原玄武岩，如印度的德干高原玄武岩。在海洋则构成海岭和火山岛。与之有关的矿产有铜、钴、硫黄、冰洲石、宝石等，其本身亦可作耐酸铸石原料。
玄武岩连续纤维作为一种新型绿色环保原料出现于上世纪中期。从 70 年代起，美国和德国的科学家先后对玄武岩连续纤维的制备进行了大量的探究，但未能成功的实现生产化。乌克兰建筑材料工业部与当年设立的科研生产联合体，经过几十年的探索，终于在1985 年成功的研制出了玄武岩纤维并实现工业化生产，玄武岩纤维直径为 13um。迄今为止，经专家们的精心探研，玄武岩纤维的直径可达 7um 以左右。玄武岩纤维化学性稳定，具有良好的耐酸、耐碱性，使用温度范围大，力学性强，无毒，不易燃，而且具有优良的物理机械性能，拉伸强度、弹性模量及断裂伸长都比较大。在一些应用领域内完全可以替代玻璃纤维、碳纤维、高硅氧纤维、陶瓷纤维、芳纶及其他化学纤维等充当复合材料的增强体。玄武岩纤维与酚醛树脂有着良好的亲和力，能极大的提高摩擦材料的抗冲击强度，提升材料的抗磨损性能，因此，将其用于刹车片的主要原料能使刹车片向更安全耐磨，更舒适，更环保，同时兼顾用户能接受的成本方向发展，具有很大的市场潜力。
发明内容
本发明的目的就是提供一种将玄武岩超细纤维用于刹车片的制备方法和应用；本发明所制备的刹车片抗冲击强度可以达到5.5dj.cm-3以上；高温衰退率小于15%；按照GB6763-2008完成试验之后总磨损率小于0.23。
本发明技术方案包括下述步骤：
先将酚醛树脂8-16重量份、钢纤维5-15重量份、炭纤维2-5重量
份、玄武岩超细纤维15-45重量份，按量加入混料机中，运行2分钟，停5分钟后，再次运行2分钟，停5分钟；
②再将鳞片石墨3-8重量份、人造石墨颗粒3-12重量份、铬铁矿粉3-10
重量份、白云石粉5-8重量份、萤石粉3-8重量份、丁腈橡胶粉2-5重量份、硅灰棉5-10重量份分别依次倒入混料机中，混料机运行5分钟，停5分钟后，再次运行3分钟，得混合料；
③将所得混合料置于刹车片模具中热压，热压温度150-160度，保压压力15MPa，热压时间5分钟，刹车片出模；
④将出模后的刹车片进行热处理，第一阶段：从室温升温到100度，
升温时间为1小时，100度保温2小时；第二阶段：从100度升温到160度，升温时间1小时，160度保温3小时；第三阶段：从160度升温到220度，升温时间1小时，保温1小时；第四阶段：降温到50度后，刹车片出炉；
⑤对出炉后的刹车片进行机加工处理、印标、包装，即得。
所述步骤③中混合料置于刹车片模具中热压过程包括三次放气操作，其中第一次放气时间：保压20秒后，放气5秒；第二次放气时间：保压15秒后，放气15秒；第三次放气时间：保压30秒后，放气15秒。
本发明还提供玄武岩超细纤维在制备刹车片中的应用。
本发明由于加入了极强物理化学稳定性，良好抗高温衰退特性的天然玄武岩制备的超细纤维，因此，所制成的刹车片与现有技术相比具有以下特点：
1.极大提高了鼓式无石棉刹车片的冲击强度性能，抗冲击强度可以达到5.5dj.cm-3以上； 大大高于现有石棉刹车片的冲击强度（4dj.cm-3），亦高于现有半金属刹车片冲击强度（5dj.cm-3)。
2.极大改善了高温性能，该配方的高温衰退率小于15%；比石棉刹车片和半金属刹车片高温衰退率提高了20%左右。
3.极大提高了产品的耐磨特性，该配方摩擦材料的磨损率，按GB6763-2008完成试验之后总磨损率小于0.23；而现有石棉刹车片的总磨损率一般超过了1.0；半金属类刹车片的总磨损率一般在0.5左右。
4.价格适中，具有极大的推广应用前景。
具体实施方式
实施例1
①先将酚醛树脂8kg、钢纤维5 kg 、炭纤维2 kg 、玄武岩超细纤维15 kg，按量加入混料机中，运行2分钟，停5分钟后，再次运行2分钟，停5分钟；
再将鳞片石墨3 kg、人造石墨颗粒3 kg、铬铁矿粉3 kg、白云石
5kg、萤石粉3 kg、丁腈橡胶粉2 kg、硅灰棉5 kg分别依次倒入混料机中，混料机运行5分钟，停5分钟后，再次运行3分钟，得混合料；
③将所得混合料置于刹车片模具中热压，热压温度150度，保压压力15MPa，热压时间5分钟，第一次放气时间：保压20秒后，放气5秒；第二次放气时间：保压15秒后，放气15秒；第三次放气时间：保压30秒后，放气15秒，刹车片出模；
④将出模后的刹车片进行热处理，第一阶段：从室温升温到100度，
升温时间为1小时，100度保温2小时；第二阶段：从100度升温到160度，升温时间1小时，160度保温3小时；第三阶段：从160度升温到220度，升温时间1小时，保温1小时；第四阶段：降温到50度后，刹车片出炉；
⑤对出炉后的刹车片进行机加工处理、印标、包装，即得。
经检测，刹车片的抗冲击强度达到5.7dj.cm-3，高温衰退率为14.3%；
总磨损率0.22。
实施例2
①先将酚醛树脂16kg、钢纤维15kg、炭纤维5kg、玄武岩超细纤维45kg，按量加入混料机中，运行2分钟，停5分钟后，再次运行2分钟，停5分钟；
再将鳞片石墨8kg、人造石墨颗粒12kg、铬铁矿粉10kg、白云石
粉8kg、萤石粉8kg、丁腈橡胶粉5kg、硅灰棉10kg分别依次倒入混料机中，混料机运行5分钟，停5分钟后，再次运行3分钟，得混合料；
③将所得混合料置于刹车片模具中热压，热压温度160度，保压压力15MPa，热压时间5分钟，第一次放气时间：保压20秒后，放气5秒；第二次放气时间：保压15秒后，放气15秒；第三次放气时间：保压30秒后，放气15秒,刹车片出模；
将出模后的刹车片进行热处理，第一阶段：从室温升温到100度，
升温时间为1小时，100度保温2小时；第二阶段：从100度升温到160度，升温时间1小时，160度保温3小时；第三阶段：从160度升温到220度，升温时间1小时，保温1小时；第四阶段：降温到50度后，刹车片出炉；
⑤对出炉后的刹车片进行机加工处理、印标、包装，即得。
经检测，刹车片的抗冲击强度达到5.78dj.cm-3，高温衰退率为13.9%；
总磨损率0.21。
实施例3
①先将酚醛树脂12kg、钢纤维8kg、炭纤维3.5kg、玄武岩超细纤维35kg，按量加入混料机中，运行2分钟，停5分钟后，再次运行2分钟，停5分钟；
再将鳞片石墨5kg、人造石墨颗粒8kg、铬铁矿粉7kg、白云石粉6.5kg、
萤石粉5.5kg、丁腈橡胶粉3.5kg、硅灰棉7.5分别依次倒入混料机中，混料机运行5分钟，停5分钟后，再次运行3分钟，得混合料；
将所得混合料置于刹车片模具中热压，热压温度155度，保压压力
15MPa，热压时间5分钟，第一次放气时间：保压20秒后，放气5秒；第二次放气时间：保压15秒后，放气15秒；第三次放气时间：保压30秒后，放气15秒,刹车片出模；
④将出模后的刹车片进行热处理，第一阶段：从室温升温到100度，
升温时间为1小时，100度保温2小时；第二阶段：从100度升温到160度，升温时间1小时，160度保温3小时；第三阶段：从160度升温到220度，升温时间1小时，保温1小时；第四阶段：降温到50度后，刹车片出炉；
⑤对出炉后的刹车片进行机加工处理、印标、包装，即得。
经检测，刹车片的抗冲击强度达到5.68dj.cm-3，高温衰退率为14.6%；
总磨损率0.23。

Claims (1)

1.将玄武岩超细纤维用于制备刹车片的方法，其特征在于包括如下步骤：①先将酚醛树脂
8-16重量份、钢纤维5-15重量份、炭纤维2-5重量份、玄武岩超细纤维15-45重量份，按量加入混料机中，运行2分钟，停5分钟后，再次运行2分钟，停5分钟；
②再将鳞片石墨3-8重量份、人造石墨颗粒3-12重量份、铬铁矿粉3-10重量份、白云石粉5-8重量份、萤石粉3-8重量份、丁腈橡胶粉2-5重量份、硅灰棉5-10重量份分别依次倒入混料机中，混料机运行5分钟，停5分钟后，再次运行3分钟，得混合料；
③将所得混合料置于刹车片模具中热压，热压温度150-160度，保压压力15MPa，热压时间5分钟，刹车片出模；
④将出模后的刹车片进行热处理，第一阶段：从室温升温到100度，升温时间为1小时，100度保温2小时；第二阶段：从100度升温到160度，升温时间1小时，160度保温3小时；第三阶段：从160度升温到220度，升温时间1小时，保温1小时；第四阶段：降温到50度后，刹车片出炉；
⑤对出炉后的刹车片进行机加工处理、印标、包装，即得；
所述步骤③中混合料置于刹车片模具中热压过程包括三次放气操作，其中第一次放气时间：保压20秒后，放气5秒；第二次放气时间：保压15秒后，放气15秒；第三次放气时间：保压30秒后，放气15秒。
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