CN107061571A - 一种载重车后盘式制动材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种载重车后盘式制动材料及其制备方法，原料包括：酚醛树脂、丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛、腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物和甲基丙烯酸乙酯。制备方法是先将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合升温制得改性酚醛树脂，再将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合球磨，混合物与剩余组分混合压制成坯后，高温烧结，即得。本发明的制动材料在较宽温度范围内具有摩擦系数温度、高温耐磨性好的优点，有效避免了摩擦磨损性能的高温热衰退，可作为高性能重型汽车摩擦材料使用。

Description

一种载重车后盘式制动材料及其制备方法
技术领域
本发明属于制动材料技术领域，具体涉及一种载重车后盘式制动材料及其制备方法。
背景技术
重型汽车由于载重吨位较大、车速较高，尤其在超重型矿用自卸汽车，载重量和制动力矩相对更大，较一般汽车制动时的惯性力相应增大，结果使其制动距离增长。因此与中小型汽车相比，摩擦材料的耐高温性能要好、摩擦系数要稍高一些，耐磨性要好，但摩擦系数不宜太高。摩擦产生热量，摩擦系数过高会使制动器温度急剧上升，使刹车片表面产生粘滑的谈话层，使摩擦系数产生热衰退，反而达不到要求的制动效果。早紧急刹车时摩擦系数过高会出现抱死现象，造成车辆打滑、翻转，对行车安全构成严重威胁。GB/T5763-1998及GB/T5764-1998中规定摩擦系数的上限为0.7，但重型汽车的摩擦系数最好不要超过0.55。为了适应重型汽车各种工况的要求，重型汽车开始使用盘式制动器，盘式制动器在汽车制动性能的三项评价指标即制动的效能、制动效能的稳定性以及制动时的汽车大方向性比鼓动制动器具有明显的优势，盘式制动器制动时制动接触表面比鼓式的小的多，因此刹车片单位面积吸收的热量也多的多，由此对制动摩擦材料提出了更高的要求。
一般来说，对于重型汽车制动摩擦材料，要求：(1)在较宽温度范围内及速度、压力与环境改变的情况下稳定的摩擦系数和较低的磨损率，尤其是具有较小的高温热衰退性。较大热容量；（2）具有一定的高温力学性能和较低的硬度，且在工作温度内机械性能变化小，保证与偶件贴合紧密；（3）防锈，全天候使用；(4)使用寿命长，原材料来源充足，成本低，易加工，对环境无污染。目前常用的树脂基摩擦材料具有优良的摩擦磨损性能、重量轻、制动火花少、制动效果好，但存在导热性差、制动能量难以散发，因此，树脂基摩擦材料应用于重型汽车上面临的最大问题是热衰退严重，致使制动效能降低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种载重车后盘式制动材料及其制备方法，该制动材料在较宽的温度范围内摩擦系数温度、高温耐磨性好。
一种载重车后盘式制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶3-7份，氧化石墨烯0.2-0.8份，卵磷脂0.1-0.5份，液体石蜡0.1-0.6份，戊二醛2-7份，腰果酚改性聚酰胺树脂0.5-1.2份，碳酸氢钠0.2-0.5份，碳化硅0.4-0.9份，陶瓷纤维4-8份，木质素纤维3-9份，微晶纤维素0.1-0.4份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.2-0.7份，氧化镁2-6份，石英砂1-4份，金属硫化物2-5份，甲基丙烯酸乙酯0.5-1.2份。
进一步地，所述金属硫化物为硫化钙、硫化锶或硫化钡中的一种。
进一步地，所述微晶纤维素的粒度为60-80目。
进一步地，所述陶瓷纤维的直径为2.0-3.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至100-150℃，保温30-40min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
进一步地，步骤1中升温速率为5-10℃/min。
进一步地，步骤2中干燥温度为70-100℃。
进一步地，步骤3中烧结温度为1400-1600℃、保温时间为0.5-2h、真空度在0.08-0.1MPa。
本发明的制动材料重量轻、韧性好，在较宽温度范围内具有摩擦系数温度、高温耐磨性好的优点，有效避免了摩擦磨损性能的高温热衰退，扩大了高温制动条件范围，可作为高性能重型汽车摩擦材料使用。
具体实施方式
实施例1
一种载重车后盘式制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶3份，氧化石墨烯0.2份，卵磷脂0.1份，液体石蜡0.1份，戊二醛2份，腰果酚改性聚酰胺树脂0.5份，碳酸氢钠0.2份，碳化硅0.4份，陶瓷纤维4份，木质素纤维3份，微晶纤维素0.1份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.2份，氧化镁2份，石英砂1份，硫化钙2份，甲基丙烯酸乙酯0.5份。
其中，微晶纤维素的粒度为60目，陶瓷纤维的直径为2.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至100℃，保温40min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为5℃/min；步骤2中干燥温度为70℃；步骤3中烧结温度为1400℃、保温时间为2h、真空度在0.08MPa。
实施例2
一种载重车后盘式制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶4份，氧化石墨烯0.5份，卵磷脂0.4份，液体石蜡0.3份，戊二醛4份，腰果酚改性聚酰胺树脂0.9份，碳酸氢钠0.3份，碳化硅0.7份，陶瓷纤维7份，木质素纤维6份，微晶纤维素0.2份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.5份，氧化镁4份，石英砂2份，硫化钡3份，甲基丙烯酸乙酯0.7份。
其中，微晶纤维素的粒度为80目，陶瓷纤维的直径为3.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至120℃，保温35min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为5℃/min；步骤2中干燥温度为80℃；步骤3中烧结温度为1500℃、保温时间为1h、真空度在0.08MPa。
实施例3
一种载重车后盘式制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶6份，氧化石墨烯0.5份，卵磷脂0.2份，液体石蜡0.4份，戊二醛5份，腰果酚改性聚酰胺树脂1.1份，碳酸氢钠0.3份，碳化硅0.7份，陶瓷纤维7份，木质素纤维8份，微晶纤维素0.3份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.5份，氧化镁4份，石英砂2份，硫化锶4份，甲基丙烯酸乙酯0.6份。
其中，微晶纤维素的粒度为60目，陶瓷纤维的直径为2.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至100℃，保温40min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为5℃/min；步骤2中干燥温度为70℃；步骤3中烧结温度为1400℃、保温时间为2h、真空度在0.08MPa。
实施例4
一种载重车后盘式制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶7份，氧化石墨烯0.8份，卵磷脂0.5份，液体石蜡0.6份，戊二醛7份，腰果酚改性聚酰胺树脂1.2份，碳酸氢钠0.5份，碳化硅0.9份，陶瓷纤维8份，木质素纤维9份，微晶纤维素0.4份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.7份，氧化镁6份，石英砂4份，硫化钙5份，甲基丙烯酸乙酯1.2份。
其中，微晶纤维素的粒度为80目，陶瓷纤维的直径为3.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至150℃，保温30min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为10℃/min；步骤2中干燥温度为100℃；步骤3中烧结温度为1600℃、保温时间为0.5h、真空度在0.1MPa。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于：制动材料的原料中不包括微晶纤维素。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于：制动材料的原料中不包括液体石蜡。
将实施例1至6所得材料进行机械力学性能测试，结果如下：
密度/g·cm-3 硬度（HRL） 剪切强度/N·cm-2
实施例1 1.79 74 415
实施例2 1.76 78 420
实施例3 1.77 76 422
实施例4 1.78 77 418
实施例5 1.69 73 397
实施例6 1.45 95 335
将实施例1至6所得材料进行摩擦、磨损性能测试，结果如下：
1. 摩擦系数
100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 350℃
实施例1 0.42 0.45 0.46 0.44 0.42 0.38
实施例2 0.43 0.44 0.45 0.45 0.42 0.37
实施例3 0.45 0.47 0.48 0.46 0.45 0.42
实施例4 0.46 0.45 0.45 0.44 0.43 0.39
实施例5 0.36 0.38 0.39 0.37 0.37 0.34
实施例6 0.29 0.31 0.32 0.30 0.29 0.26
2. 磨损率（×10-7cm3/Nm）
100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 350℃
实施例1 0.10 0.12 0.15 0.19 0.23 0.27
实施例2 0.12 0.13 0.14 0.18 0.21 0.25
实施例3 0.09 0.11 0.13 0.16 0.19 0.21
实施例4 0.12 0.14 0.16 0.19 0.22 0.27
实施例5 0.18 0.25 0.32 0.41 0.48 0.55
实施例6 0.16 0.19 0.23 0.31 0.35 0.42
由以上结果可知，本发明的制动材料重量轻、韧性好、机械性能优异，在100-350℃范围内摩擦系数温度、耐磨性好。实施例6中由于未加入液体石蜡，制动材料硬度显著提高，这可能是因为液体石蜡可以降低酚醛树脂硬度和脆性；实施例5中由于未加入微晶纤维素，制动材料的摩擦磨损性能显著降低，这可能是因为微晶纤维素可以减少纤维磨粒的形成，从而防止摩擦材料与对偶件之间形成摩擦层。

Claims (8)

1.一种载重车后盘式制动材料，其特征在于：原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶3-7份，氧化石墨烯0.2-0.8份，卵磷脂0.1-0.5份，液体石蜡0.1-0.6份，戊二醛2-7份，腰果酚改性聚酰胺树脂0.5-1.2份，碳酸氢钠0.2-0.5份，碳化硅0.4-0.9份，陶瓷纤维4-8份，木质素纤维3-9份，微晶纤维素0.1-0.4份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.2-0.7份，氧化镁2-6份，石英砂1-4份，金属硫化物2-5份，甲基丙烯酸乙酯0.5-1.2份。
2.根据权利要求1所述的载重车后盘式制动材料，其特征在于：所述金属硫化物为硫化钙、硫化锶或硫化钡中的一种。
3.根据权利要求1所述的载重车后盘式制动材料，其特征在于：所述微晶纤维素的粒度为60-80目。
4.根据权利要求1所述的载重车后盘式制动材料，其特征在于：所述陶瓷纤维的直径为2.0-3.0μm。
5.权利要求1所述的载重车后盘式制动材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至100-150℃，保温30-40min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
6.根据权利要求5所述的载重车后盘式制动材料的制备方法，其特征在于：步骤1中升温速率为5-10℃/min。
7.根据权利要求5所述的载重车后盘式制动材料的制备方法，其特征在于：步骤2中干燥温度为70-100℃。
8.根据权利要求5所述的载重车后盘式制动材料的制备方法，其特征在于：步骤3中烧结温度为1400-1600℃、保温时间为0.5-2h、真空度在0.08-0.1MPa。
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