CN1065251C

CN1065251C - 一种用于制动控制系统的摩擦材料

Info

Publication number: CN1065251C
Application number: CN97112491A
Authority: CN
Inventors: 谢仁华; 龚冬梅; 申海平; 丁宗禹
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petrochemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petrochemical Corp
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 2001-05-02
Anticipated expiration: 2017-06-18
Also published as: CN1202501A

Abstract

本发明提供了一种用于制动控制系统的摩擦材料，它以碳纤维为增强材料，以改性酚醛树脂为粘结剂，并添加多种摩擦性能调节剂制成。这种摩擦材料不会污染环境，对人体无害，并且具有摩擦系数稳定、磨损率低、耐温性能好、对偶磨损小等优点，适用于车辆及工业机械的制动器和离合器衬片。

Description

一种用于制动控制系统的摩擦材料

本发明属于一种用于制动控制系统的摩擦材料，更确切地说是一种由增强材料、粘结剂和摩擦性能调节剂构成的摩擦材料。

以往车辆用制动器和离合器衬片大多采用石棉制成。由于石棉材料在制造和制动过程中产生石棉粉尘，危害人体健康，许多国家都已限制甚至禁止在摩擦材料中使用。在此背景下，世界各国开始积极研制不含石棉的摩擦材料，这些材料一般采用了粉末冶金、碳／碳材料、玻璃纤维及有机纤维等为增强体的聚合物基材料。粉末冶金刹车片在制作时烧结工序耗能高，制动噪声大，对偶磨损严重。碳／碳材料制作工艺复杂、成本高，一般用于飞机刹车片。普通有机纤维制作的摩擦材料也存在一些缺陷，如CN1078297专利申请介绍的不含石棉的摩擦材料，以改性维纶和玻璃纤维作骨架材料，以改性酚醛树脂作粘结剂并添加摩擦性能调节剂制成，这种摩擦材料不耐磨，摩擦系数也不够稳定。

本发明的目的在于提供一种新型摩擦材料，它克服上述材料的缺陷，不仅成本低，制作工艺简单，而且摩擦系数稳定，磨损率低，耐温性好，对偶磨损小。

本发明的摩擦材料是由增强材料、粘结剂以及摩擦性能调节剂构成。所述的增强材料是碳纤维和玻璃纤维的混合物；所述的粘结剂是改性酚醛树脂；所述的摩擦性能调节剂包含炭黑、短切铜丝、石墨、铬铁矿粉、硫酸钡、滑石粉、硬脂酸锌。以上各组分的重量百分含量为(材料总重计100％)：碳纤维5～20％，最好5～15％，玻璃纤维3～12％，最好3～10％，改性酚醛树脂15～25％，最好15～20％，摩擦性能调节剂45～75％，最好55～70％。其中石墨5～10％，炭黑3～10％，铜丝3～8％，硫酸钡10～25％，铬铁矿粉10～15％，滑石粉5～20％，硬脂酸锌2～5％。所述的摩擦性能调节剂均为市售工业级1、2级商品。

本发明采用碳纤维和玻璃纤维作增强材料。碳纤维具有良好的耐温性、抗腐蚀性和自润滑性，它可以提高摩擦材料的耐磨、耐热、耐腐蚀等性能。本发明中使用的碳纤维可以是沥青碳纤维、聚丙烯腈碳纤维等，长度为5～20mm。所使用的玻璃纤维是经偶联剂(一般为KH550)处理过的无碱玻璃纤维，长度为5～10mm。

本发明采用改性的酚醛树脂作粘结剂，最好是尼龙改性酚醛树脂或丁腈橡胶改性酚醛树脂。尼龙改性的酚醛树脂的制备方法是按尼龙与酚醛1∶3～6的比例在酚醛树脂中加入尼龙(一般为羟甲基尼龙)，然后搅拌均匀。丁腈橡胶改性酚醛树脂的制备方法是先在丁腈橡胶中顺序加入硫化剂(一般为硫磺粉)、促进剂(一般为噻唑类，如巯基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑)、活性剂(一般为金属氧化物，如氧化锌)混炼，再按丁腈橡胶与酚醛树脂1∶3～8的比例与酚醛树脂混合，然后搅拌均匀。在100份(重量份)丁腈橡胶中硫化剂含量为1～3份，促进剂含量为0．5～2份、活性剂含量为0．5～5份。本发明采用的酚醛树脂一般要求游离酚含量小于14％。

本发明的摩擦材料是按以下方法制备的：先将改性酚醛树脂用少量溶剂稀释，再加入摩擦性能调节剂、碳纤维和玻璃纤维，搅拌均匀后制成预混料。将预混料烘干后在75～90℃时开始压制，压力为15～25Mpa，以2℃／分钟升温至155～165℃，保温2～3分钟／毫米，脱模后在170℃下处理1小时制成制品。

本发明具有如下优点：由于采用了碳纤维和玻璃纤维为增强材料，改性酚醛树脂为粘结剂，又添加了合适的摩擦性能调节剂，所以制成的摩擦材料综合性能进一步提高，特别是具有非常稳定的摩擦系数，在100～300℃范围内，摩擦系数更接近JF04-2A(一汽集团规定的摩擦系数控制标准)的基准摩擦系数，同时材料的耐温性、耐磨性均较好，磨损率大大低于国标GB5763-86规定的上限。

下面通过实施例进一步说明本发明的特点。

实例1

组分含量：

原材料名称：重量(克)

聚丙烯腈碳纤维 8

玻璃纤维 6

丁腈橡胶改性酚醛树脂 18

石墨 8

炭黑 8

短切铜丝 6

铬铁矿粉 12

滑石粉 18

硫酸钡 16

硬脂酸锌 2

制备方法：将丁腈橡胶(兰州橡胶厂生产，牌号丁腈橡胶-40)改性的酚醛树脂，用丙酮稀释搅拌均匀，加入摩擦性能调节剂搅拌均匀，再加入聚丙烯腈碳纤维(日本东丽公司生产，牌号T300)、玻璃纤维搅拌均匀后制成预混料。将预混料烘干后在80℃开始压制，压力为15Mpa，以2℃／分钟升温至160℃，保温2分钟／毫米，脱模后在170下后处理1小时即成制品。

实例2

组分含量：

原材料名称：重量(克)

沥青碳纤维 12

玻璃纤维 8

尼龙酚醛树脂 20

石墨 6

炭黑 5

短切铜丝 5

铬铁矿粉 14

滑石粉 6

硫酸钡 20

硬脂酸锌 4制备方法：将尼龙酚醛树脂用乙醇稀释搅拌均匀，再加入摩擦性能调节剂搅拌均匀，再加入沥青碳纤维(中国东亚碳纤维公司生产，牌号C-50)、玻璃纤维搅拌均匀后制成预混料。将预混料烘干后在80℃开始压制，压力为25Mpa，以2℃／分钟升温至160℃，保温2分钟／毫米，脱模后在170下处理1小时即成制品。

实例3

本实例是性能试验。由实例1和实例2得到的摩擦材料按GB5763-86试验方法用定速式摩擦试验机测试材料的摩擦系数和磨损率，分别见表1和表2。同时为了对比，将一汽集团参照外国标准规定的摩擦系数和磨损率控制标准(JF04-2A)和对比专利申请CN1078297(不含石棉的摩擦材料)中的两个实例作为对比例1和对比例2也列于表中。

表1 摩擦系数对比(μ)

温度℃	实例1	对比例1	实例2	对比例2	JF04-2A标准
100150200250300	0.390.420.430.430.42	0.3780.4500.5040.5120.400	0.400.400.430.440.41	0.3300.4640.4980.424-	0.42±0.060.42±0.060.42±0.080.42±0.090.42±0.10

表2 磨损率对比(10^-7cm³／N．m)

温度℃	实例1	对比例1	实例2	对比例2	JF04-2A标准
100150200250300	0.0980.1410.1290.1380.125	0.200.810.340.300.23	0.1130.0890.0530.0570.165	0.100.120.060.09-	0.100.200.300.400.50

通过对比可以发现，本发明的摩擦系数在100～300℃范围内变化幅度更小，更接近JF04-2A规定的摩擦系数控制标准的基准摩擦系数。在相同温度的情况下，本发明的磨损率也比对比专利磨损率更低一些。对比例2的磨损率虽然较低，但使用温度限于250℃以内，耐温性要差一些。

Claims

1．一种用于自动控制系统的摩擦材料，它是由增强材料、粘结剂和摩擦性能调节剂构成，其特征在于增强材料是碳纤维和玻璃纤维的混合物，粘结剂是改性酚醛树脂，摩擦性能调节剂包含炭黑、石墨、短切铜丝、铬铁矿粉、硫酸钡、滑石粉、硬脂酸锌，以上各组分的重量百分含量为(摩擦材料总计100％)：碳纤维5～15％，玻璃纤维3～10％，改性酚醛树脂15～20％，摩擦性能调节剂55～70％，其中石墨5～10％，炭黑3～10％，短切铜丝3～8％，铬铁矿粉10～15％，硫酸钡10～25％，滑石粉5～20％，硬脂酸锌2～5％。

2．根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于碳纤维是沥青碳纤维。

3．根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于碳纤维是聚丙烯腈碳纤维。

4．根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于改性酚醛树脂是尼龙改性的酚醛树脂，尼龙与酚醛树脂的比例为1∶3～6。

5．根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于改性酚醛树脂是丁腈橡胶改性的酚醛树脂，丁腈橡胶与酚醛树脂的比例为1∶3～8。

6．权利要求1所述的摩擦材料的制造方法，其特征在于先将改性酚醛树脂用溶剂稀释，再加入摩擦性能调节剂、碳纤维、玻璃纤维，搅拌均匀后制成预混料，将预混料烘干后在75～90℃、15～25MPa压制，以2℃／分钟升温至155～165℃，保温2～3分钟／毫米，脱模后在170℃下处理1小时即制成制品。