CN106949179A - 一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，包括以下步骤：将丁晴橡胶改性的酚醛树脂、表面改性的玄武岩超细纤维、针状硅灰石纤维以及碳纤维加入混料机中混料；再将鳞片石墨、人造石墨颗粒、铬铁矿粉、长石粉、白云石粉、荧石粉、碳酸钙粉末份、云母、纳米ZnO、丁晴橡胶以及硅灰棉，依次加入混料机中混料；将混合料置于刹车片模具中，进行热压，出模；将出模后的热压料进行分阶段热处理；将出炉后的刹车片进行后续处理包装即可。该方法制备的汽车刹车片在具有稳定的摩擦系数和低磨损率的前提下，还具有高的耐热能力以及抗热衰退性能。

Description

一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法

技术领域

本发明涉及一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，属于刹车片制备领域。

背景技术

刹车片在汽车的刹车系统中属于最关键的安全制动零件，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，从而造成难以想象的后果。

现有的摩擦材料市场中，刹车片分为石棉刹车片和半金属刹车片。石棉刹车片中因为石棉具有致癌的危害，该类型的刹车片逐渐在被市场淘汰；而半金属刹车片因为其中含有金属物质，在制动时很容易对对偶产生损伤，存在较大的制动危害的同时也使其寿命较短。

玄武岩是一种地下岩浆喷发或地表裂缝中凝结的一种火成岩。玄武岩中主要含有Si、O、Al、Mg、Ca、Fe、Na、K等元素，其中硅的含量大约为45-52％，成分主要为SiO₂，其中还有氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化钠等成分。按其结构不同可以分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩、玄武玻璃；按其填充物的不同可以分为橄榄玄武岩和紫苏辉石玄武岩；按其成分不同可以分为拉斑玄武岩、碱性玄武岩、高铝玄武岩。一般为黑色，有时呈灰绿以及暗紫色等。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。

上世纪中期，前苏联最早实现连续玄武岩纤维的工业化生产，随后美国和德国都开始实现其工业化，并且越来越多的运用在各个领域，包括军事领域。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。因此，将其用于刹车片的主要原料并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是本发明需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，该方法将经过表面改性的超细玄武岩纤维作为刹车片配方中的一种原料，并配合纳米氧化锌和丁晴橡胶的使用，使汽车刹车片在具有稳定的摩擦系数和低磨损率的前提下，具有高的耐热能力以及抗热衰退性能。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，包括以下步骤：

步骤一：将丁晴橡胶改性的酚醛树脂10-16重量份、表面改性的玄武岩超细纤维15-45重量份、针状硅灰石纤维4-8重量份以及碳纤维2-5重量份，加入混料机中混料；

步骤二：再将鳞片石墨2-6重量份、人造石墨颗粒4-10重量份、铬铁矿粉2-8重量份、长石粉2-4重量份、白云石粉2-6重量份、荧石粉4-6重量份、碳酸钙粉末5-10重量份、云母2-5重量份、纳米ZnO 1-2重量份、丁晴橡胶2-4重量份以及硅灰棉4-8重量份，依次加入混料机中混料，得到混合料；

步骤三：将混合料置于刹车片模具中，进行热压，热压温度为150-160度，压力为15Mpa，时间为5-8分钟，出模；

步骤四：将出模后的热压料进行分阶段热处理，包括第一阶段：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；

步骤五：将出炉后的刹车片进行后续处理包装，即可。

进一步地，在步骤一中，混料时，混料机运行2分钟，停5分钟，再次运行2分钟，停5分钟。

在步骤二中，混料时，混料机运行5分钟，停5分钟，再次运行3分钟，停止，即可得到所述混合料。

在步骤三中，混合料置于刹车片模具中，进行热压的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。

本发明具有以下有益效果：

1.根据GB 5763-2008试验标准测试时，摩擦系数稳定系数达到0.81，通过本方法制备的汽车刹车片性能稳定，使用寿命长。

2.丁晴橡胶改性的酚醛树脂具有良好的热稳定性，同时相对于酚醛树脂具有好的拉伸强度，撕裂强度和耐磨性。

3.使用的纳米ZnO不仅具有增韧、补强、抗老化、提高树脂的耐热稳定性，同时可以提高丁晴橡胶的耐热能力；配方中的碳酸钙和云母改善摩擦性能的同时也可以改善热衰退性能，因此使制造的汽车刹车片具有良好的耐热性能和抗热衰退性能。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种步骤一：将丁晴橡胶改性的酚醛树脂10-16重量份、表面改性的玄武岩超细纤维15-45重量份、针状硅灰石纤维4-8重量份以及碳纤维2-5重量份，加入混料机中混料；混料时，混料机运行2分钟，停5分钟，再次运行2分钟，停5分钟。其中，表面改性的玄武岩超细纤维属于现有的材料，在《玄武岩纤维表面改性研究》这一论文中有具体的记载。

步骤二：再将鳞片石墨2-6重量份、人造石墨颗粒4-10重量份、铬铁矿粉2-8重量份、长石粉2-4重量份、白云石粉2-6重量份、荧石粉4-6重量份、碳酸钙粉末5-10重量份、云母2-5重量份、纳米ZnO 1-2重量份、丁晴橡胶2-4重量份以及硅灰棉4-8重量份，依次加入混料机中混料，混料时，混料机运行5分钟，停5分钟，再次运行3分钟，停止，即可得到混合料。

步骤三：将混合料置于刹车片模具中，进行热压，热压温度为150-160度，压力为15Mpa，时间为5-8分钟，出模。其中，混合料置于刹车片模具中，进行热压的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。

步骤四：将出模后的热压料进行分阶段热处理，包括第一阶段：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；

步骤五：将出炉后的刹车片进行后续处理包装，即可。

以下通过多个具体实施例进行说明：

实例1：

①、先将丁晴橡胶改性的酚醛树脂10重量份，表面改性的玄武岩超细纤维15重量份,针状硅灰石纤维4重量份，碳纤维2重量份，加入混料机中混料，运行2分钟，停5分钟，再次运行2分钟，停5分钟。

②、再将鳞片石墨2重量份，人造石墨颗粒4重量份，铬铁矿粉2重量份，长石粉2重量份，白云石粉2重量份,荧石粉4重量份，碳酸钙粉末5重量份，云母2重量份，纳米ZnO1重量份，丁晴橡胶2重量份，硅灰棉4重量份，依次加入混料机中混料，运行5分钟，停5分钟，再次运行3分钟，停止得到混合料。

③、将混合料置于刹车片模具中，热压温度150-160度，压力为15MPa,时间为5分钟，出模。

④、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后续处理包装。

实例2：

①、先将丁晴橡胶改性的酚醛树脂13重量份，表面改性的玄武岩超细纤维30重量份,针状硅灰石纤维6重量份，碳纤维3.5重量份，加入混料机中混料，运行2分钟，停5分钟，再次运行2分钟，停5分钟。

②、再将鳞片石墨4重量份，人造石墨颗粒7重量份，铬铁矿粉5重量份，长石粉3重量份，白云石粉4重量份,荧石粉5重量份，碳酸钙粉末7.5重量份，云母3.5重量份，纳米ZnO1.5重量份，丁晴橡胶3重量份，硅灰棉6重量份，依次加入混料机中混料，运行5分钟，停5分钟，再次运行3分钟，停止得到混合料。

③、将混合料置于刹车片模具中，热压温度150-160度，压力为15MPa,时间为5分钟，出模。

④、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后续处理包装。

实例3：

①、先将丁晴橡胶改性的酚醛树脂16重量份，表面改性的玄武岩超细纤维45重量份,针状硅灰石纤维8重量份，碳纤维5重量份，加入混料机中混料，运行2分钟，停5分钟，再次运行2分钟，停5分钟。

②、再将鳞片石墨6重量份，人造石墨颗粒10重量份，铬铁矿粉8重量份，长石粉4重量份，白云石粉6重量份,荧石粉6重量份，碳酸钙粉末10重量份，云母5重量份，纳米ZnO2重量份，丁晴橡胶4重量份，硅灰棉8重量份，依次加入混料机中混料，运行5分钟，停5分钟，再次运行3分钟，停止得到混合料。

③、将混合料置于刹车片模具中，热压温度150-160度，压力为15MPa,时间为5分钟，出模。

④、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后续处理包装。

测试数据如下表:

进行第一次效能测试时，制动压力依次为2、4、6、8、10MPa时，摩擦系数较为稳定，在制动压力为6MPa时出现略微下降，但总的摩擦稳定系数达到0.81，符合GB 5763-2008试验标准。

在进行第一次衰退和第一次恢复试验测试时，如上表，发现温度变化较为稳定，说明刹车片的抗热衰退性以及耐热性比较好，从而使刹车片性能提高，使用寿命增长。

1.根据GB 5763-2008试验标准测试时，摩擦系数稳定系数达到0.81，通过本方法制备的汽车刹车片性能稳定，使用寿命长。

2.丁晴橡胶改性的酚醛树脂具有良好的热稳定性，同时相对于酚醛树脂具有好的拉伸强度，撕裂强度和耐磨性。

3.使用的纳米ZnO不仅具有增韧、补强、抗老化、提高树脂的耐热稳定性，同时可以提高丁晴橡胶的耐热能力；配方中的碳酸钙和云母改善摩擦性能的同时也可以改善热衰退性能，因此使制造的汽车刹车片具有良好的耐热性能和抗热衰退性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将丁晴橡胶改性的酚醛树脂10-16重量份、表面改性的玄武岩超细纤维15-45重量份、针状硅灰石纤维4-8重量份以及碳纤维2-5重量份，加入混料机中混料；

步骤二：再将鳞片石墨2-6重量份、人造石墨颗粒4-10重量份、铬铁矿粉2-8重量份、长石粉2-4重量份、白云石粉2-6重量份、荧石粉4-6重量份、碳酸钙粉末5-10重量份、云母2-5重量份、纳米ZnO 1-2重量份、丁晴橡胶2-4重量份以及硅灰棉4-8重量份，依次加入混料机中混料，得到混合料；

步骤三：将混合料置于刹车片模具中，进行热压，热压温度为150-160度，压力为15Mpa，时间为5-8分钟，出模；

步骤四：将出模后的热压料进行分阶段热处理，包括第一阶段：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；

步骤五：将出炉后的刹车片进行后续处理包装，即可。

2.如权利要求1所述的采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，其特征在于：在步骤一中，混料时，混料机运行2分钟，停5分钟，再次运行2分钟，停5分钟。

3.如权利要求1所述的采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，其特征在于：在步骤二中，混料时，混料机运行5分钟，停5分钟，再次运行3分钟，停止，即可得到所述混合料。

4.如权利要求1所述的采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法，其特征在于：在步骤三中，混合料置于刹车片模具中，进行热压的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。