CN107448523B - 一种用于汽车刹车片的无铜组合物、应用及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物、应用及其制备方法，涉及汽车刹车片制备技术领域。本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物采用钢纤维，并配合使用无机粘接剂和无机纤维与耐热有机纤维的混杂。本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物采用低含量钢纤维，配合使用非金属型的无机纤维和耐热有机纤维，并且配方中不含有铜纤维等造成环境污染的原材料，这种混杂纤维式的摩擦材料性能优异，各个纤维间取长补短，既保证了材料强度又能确保产品的摩擦磨损性能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车刹车片制备技术领域，具体涉及一种用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物。
背景技术
随着国内外汽车工业和交通的迅猛发展，一方面高的增长速度为摩擦材料产品提供了市场；另一方面车速提高，对摩擦材料的性能提出了更为苛刻的要求。首先就是环保的要求；然后就是应具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，具有一定的耐热性和机械强度；最后就是随着市场要求，保证性能同时研发更低成本刹车片配方越来越成为趋势。
汽车刹车片是保证汽车行驶安全的重要部件。然随着全球化资源节约化、环保无污染、低碳节能灯消费理念的普及，现有的车用刹车片材料从设计到制备技术都面临诸多的挑战。随着对刹车片配方中对早期使用的石棉增强剂由于环境和健康效应而全面禁用，作为石棉材料功能的理想替代材料金属铜及其他重金属原料对环境以及人体的危害性也日益引起广泛关注。
美国华盛顿州等已颁布立法，强制限制刹车片中铜含量。同时由于刹车片磨损产生的重金属含Sb硫化物在空气中氧化反应可形成稳定的致癌物质，因此降低刹车片配方中铜及重金属成分含量，研究开发无铜、无重金属含量的刹车片已成为国际汽车行业发展的趋势。为此中国专利文献CN106763357A公开一种汽车刹车片金属材料及其制备方法，其材料配方包括以下组分：橡胶、金属纤维、石墨、摩擦性能调节剂、玻璃纤维、酚醛树脂、钢棉、树脂粘结剂、二硫化钼、氧化锆、钴、滑石粉，该现有技术通过利用橡胶、金属纤维、石墨、摩擦性能调节剂、玻璃纤维、酚醛树脂、钢棉、树脂粘结剂、二硫化钼、氧化锆、钴、滑石粉等材料通过热熔热压等制备方法使刹车片耐磨性更好，具有良好的吸热性和散热性，制作简单，节约成本，且该配方无铜、无重金属、无石棉环境友好。然由于该现有技术中基体为橡胶基体，并且该现有技术中大量使用二硫化钼、氧化锆和钴粉等贵重的原材料，整体成本较高，该现有技术材料具有高温衰退现象严重，并且成本高难以推广等缺陷。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的高温衰退现象严重，并且成本高难以推广等缺陷，从而提供一种用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物、应用及其制备方法，该配方成本低廉，且摩擦性能表现优异。
为此,本发明提供如下技术方案：
一种用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物，采用钢纤维，并配合使用无机粘接剂和无机纤维与耐热有机纤维的混杂。
所述无机粘接剂为水洗高岭土；所述无机纤维为矿棉；所述耐热有机纤维为芳纶纤维。
原材料包括：腈改性树脂，矿棉，钢纤维，芳纶纤维，氧化镁，蛭石，丁腈胶粉，硅酸锆，氧化铝，硫磺，合成石墨，氢氧化钙，腰果壳油摩擦粉，石油焦炭，水洗高岭土。
原料的重量份配比如下：丁腈改性树脂2-12份，矿棉4-16份，钢纤维10-30份，芳纶纤维0.5-4份，氧化镁1-12份，蛭石0.5-4份，丁腈胶粉1-7份，硅酸锆5-20份，氧化铝0.5-4份，硫磺0.1-2份，合成石墨1-12份，氢氧化钙5-16份，腰果壳油摩擦粉0.5-2份，石油焦炭5-15份，水洗高岭土5-18份。
原料的重量份配比如下：丁腈改性树脂6.5份，矿棉10份，钢纤维20份，芳纶纤维2份，氧化镁6份，蛭石2份，丁腈胶粉3.8份，硅酸锆12份，氧化铝2份，硫磺0.5份，合成石墨6份，氢氧化钙9.2份，腰果壳油摩擦粉1份，石油焦炭9份，水洗高岭土10份。
所述低成本低金属无铜组合物的应用。
所述低成本低金属无铜组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取初混：按照配比将原料混合均匀得到初混料，混合时间为20min；
(2)混料：将步骤(1)混合均匀的初混料进行混料工序，在高速混料机中混料10min，高速桨2500r/min，主桨100r/min，得到混合料备用；
(3)热压：将经过步骤(2)的混合料置于热压模具中进行压制，压制温度为160度，压制压力为400kg/cm2，压制时间为100s；
(4)固化：将压制后毛坯在加热温度200℃固化2h即得用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物采用低含量钢纤维，配合使用非金属型的无机纤维和耐热有机纤维，并且配方中不含有铜纤维等造成环境污染的原材料，这种混杂纤维式的摩擦材料性能优异，各个纤维间取长补短，既保证了材料强度又能确保产品的摩擦磨损性能。在填料上选择上，选择一些多孔性、颗粒型材料，产品密度小，有较大的孔隙度，减少制动过程中的噪音，同时添加一些无机粘接剂，减轻热衰退，稳定高温摩擦系数。产品中所有原材料成本均不高，但摩擦性能优异，降低了成本，具有很大的市场竞争力。
2.本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物采用价格便宜的纤维和摩擦填料，降低成本，不采用硬度较高的纤维，改善刹车时候的噪音、震动，不伤对偶盘。采用无机粘接剂与钢纤维混合使用，钢纤维交高的热导率可以将热量传输出去，改善热衰退，稳定高温摩擦系数，无铜低金属配方使用符合环保要求。
3.本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物配方中不使用铜纤维或铜粉等对环境有污染的原材料；增强纤维选用钢纤维进行替代，在摩擦制动过程中钢纤维可以将摩擦产生的热量传导出去，同时配合使用无机粘接剂和无机纤维与耐热有机纤维的混杂，改善热衰退，稳定高温摩擦系数；最后就是该配方成本低廉，可广泛应用于高中低档汽车，适应不同汽车制动惯量要求。
4.本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物所使用的摩擦材料是环保材料，配方中无铜，无硫化锑等材料，、对环境非常友好，并且成本很低，在市场上很具有竞争力。
5.本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物抗高温热衰退性能好，使用寿命长，并且耐磨性能良好，摩擦系数稳定。
6.本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物，配方抗热裂性和耐磨性好，由于钢纤维的加入，热导率良好，将制动过程中产生的热量较好的传导出去，配合使用无机粘接剂、无机增强纤维和耐热有机纤维，改善了热衰退，稳定高温摩擦系数，延长了刹车片的使用寿命，同时保证了摩擦材料不对制动盘产生异常磨损。产品在保证性能的同时，原材料成本降低。
7.本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物应用在汽车刹车片上小汽车刹车灵敏，制动平稳，无制动尖叫声，舒适性能较好，并且对偶盘无损伤。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物的制备方法如下：
(1)称取混合：按照配比将原料混合均匀得到初混料，混合时间为20min；
(2)混料：将步骤(1)混合均匀的初混料进行混料工序，在高速混料机中混料10min，高速桨2500r/min，主桨100r/min，得到混合料备用；
(3)热压：将经过步骤(2)的混合料置于热压模具中进行压制，压制温度为160度，压制压力为400kg/cm2，压制时间为100s，压制目的是要使摩擦材料按照模具的形状成型，同时保证材料压制后密度在合理的范围之内；
(4)固化：将压制后毛坯在加热温度200℃固化2h即得用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物。
实施例1-6原料配方组成
表1实施例1-6原料重量份组成
对比例1
中国专利文献CN106763357A实施例1所公开的汽车刹车片金属材料，记为X1。
实验例1
采用同样的测试条件测试对比例制得的X1以及实施例1-6的组合物在600℃以内的摩擦系数，热衰退系数，密度，压缩应变，冲击强度，在AK-MASTER试验后失重等，具体数据对比见表2.
表2对比例制得的X1以及实施例1-6的组合物的性能效果数据
从表2可以看出，本发明提供的用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物性能明显优于X1，可能是由于本发明的组方中的各组分在特定配比下产生了协同生效的作用，通过对比数据发现，X1配方中热衰退系数仅为0.25，这是由于橡胶基配方普遍不耐温所致，其密度偏低，压缩应变偏高，冲击强度较低，导致在行车过程中不能及时响应刹车，且制动压力过大时候容易导致刹车片断裂，存在安全隐患。在进行AK-MASTER实验后发现，X1配方失重明显高于本发明提供的配方数据，证明X1配方使用寿命不如本发明提供的配方。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物，原材料包括：丁腈改性树脂，矿棉，钢纤维，芳纶纤维，氧化镁，蛭石，丁腈胶粉，硅酸锆，氧化铝，硫磺，合成石墨，氢氧化钙，腰果壳油摩擦粉，石油焦炭，水洗高岭土。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，原料的重量份配比如下：丁腈改性树脂2-12份，矿棉4-16份，钢纤维10-30份，芳纶纤维0.5-4份，氧化镁1-12份，蛭石0.5-4份，丁腈胶粉1-7份，硅酸锆5-20份，氧化铝0.5-4份，硫磺0.1-2份，合成石墨1-12份，氢氧化钙5-16份，腰果壳油摩擦粉0.5-2份，石油焦炭5-15份，水洗高岭土5-18份。
3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，原料的重量份配比如下：丁腈改性树脂6.5份，矿棉10份，钢纤维20份，芳纶纤维2份，氧化镁6份，蛭石2份，丁腈胶粉3.8份，硅酸锆12份，氧化铝2份，硫磺0.5份，合成石墨6份，氢氧化钙9.2份，腰果壳油摩擦粉1份，石油焦炭9份，水洗高岭土10份。
4.权利要求1-3任一所述低成本低金属无铜组合物的应用。
5.权利要求1-3任一所述低成本低金属无铜组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取初混：按照配比将原料混合均匀得到初混料，混合时间为20min；
(2)混料：将步骤(1)混合均匀的初混料进行混料工序，在高速混料机中混料10min，高速桨2500r/min，主桨100r/min，得到混合料备用；
(3)热压：将经过步骤(2)的混合料置于热压模具中进行压制，压制温度为160度，压制压力为400kg/cm2，压制时间为100s；
(4)固化：将压制后毛坯在加热温度200℃固化2h即得用于汽车刹车片的低成本低金属无铜组合物。
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