CN107502292A - 一种增强有机陶瓷摩擦材料及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增强有机陶瓷摩擦材料，由芳砜纶25.6～27%、钛酸钾晶须5.6～9%、芳纶纤维9～12.6%、铜纤维5～7%、陶瓷纤维3.4～4%、锆英石4～4.6%、蛭石3.4～4%、石墨15～16.4%、炭黑2.2～3%、三硫化二锑2.2～3%、氧化镁2.2～3%、云母1.2～2%、丁腈胶粉3.6～4%、丁腈橡胶改性的酚醛树脂8～10%制成。配制时，先研磨芳砜纶、钛酸钾晶须、芳纶纤维、铜纤维和陶瓷纤维成粉料；再磨制锆英石、蛭石、石墨、炭黑、三硫化二锑、氧化镁、云母成颗粒料；最后丁腈胶粉、丁腈橡胶改性的酚醛树脂与粉料和颗粒料混料热压制成。本发明摩擦性能稳定、磨损率低、使用寿命长、无噪音。

Description

一种增强有机陶瓷摩擦材料及其配制方法

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，具体是一种增加有机陶瓷摩擦材料及其配制方法。

背景技术

汽车摩擦材料是汽车制动器、离合器和摩擦传动装置中的关键材料，它将汽车运动的动能转化为热能和其他形式的能量，从而使汽车减速或停止运动的一种以摩擦为主要功能，兼有结构性能要求的多组分复合材料，因此，它的性能好坏直接关系着系统运行的可靠性和稳定性，随着各发达国家汽车工业的发展和现代社会环保意识的提高，摩擦材料的运行条件越来越苛刻，对它的性能要求也越来越高，例如要有足够而稳定的摩擦系数，动、静摩擦系数之差小；要有良好的导热性、较大的热容量和一定的高温机械强度；要有良好的耐磨性和抗粘着性，不易擦伤对偶件，无噪声，低成本，对环境无污染等，但随着汽车工业的飞速发展，汽车用摩擦材料的要求也越来越高端，目前，国内外先后研制开发了十几种材料代替石棉制成摩擦材料，归纳起来主要有以下几种：半金属摩擦材料、玻璃纤维摩擦材料、有机纤维摩擦材料、片状材料增强摩擦材料等。

（1）半金属摩擦材料：摩擦系数衰退较少、耐磨性良好，但是其不足之处在于：①钢纤维易生锈，锈蚀后易粘着或易损伤对偶，且锈蚀后产品强度降低、磨损加大；②热传导率高，在高温时易使制动系统产生气阻导致摩擦片层与钢板脱开：③硬度较高，会损伤对偶材料，产生振颤和低频制动噪音：④密度大。

（2）玻璃纤维摩擦材料：成本低，成型容易，工艺简单，摩檫性能与机械性能良好，但玻璃纤维性脆，混合中容易折断而失去较大的增强作用；表面光滑，比表面积小，不易吸附树脂和填料，造成玻璃纤维与树脂基体和填料分离而使组分混合不均匀；硬度较高，会造成摩擦材料摩擦系数不稳定、磨损较大和对对偶材料有磨损，另外，玻璃纤维对人体皮肤有一定刺激性。

（3）有机纤维摩擦材料：价格过高，与填料的混合困难，需要采用特殊工艺，否则很难均匀混台，容易结团。

（4）片状材料增强的摩擦材料：研究表明是人类致癌物。

现有环保型制动摩擦材料均为其他材料代替石棉制成的摩擦材料，如中国专利200910104550.7所述的一种低磨耗环保型复合陶瓷基摩擦材料，采用芳纶纤维、陶瓷纤维和没有改性的丁腈橡胶取代石棉，但是价格过高，与其他填料难以混合，容易结团，也没有充分考虑到对环境的影响因素。

由于现在汽车制动系统主要使用的半金属摩擦材料和无石棉有机摩擦材料刹车片存在噪音、振动、磨损率高、使用寿命短等问题，而可替代的碳／碳复合摩擦材料虽然性能优异，但其成本较高，通常只是在飞机上使用，而陶瓷材料具有比重小、熔点高、硬度大、化学稳定性好和耐腐蚀等优点，已被广泛地使用在摩擦材料上，已经成为现在摩擦材料研究的一个热门领域。

因此，开发的新型陶瓷摩擦材料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种摩擦性能稳定、磨损率低、使用寿命长、无噪音和振动的增强有机陶瓷摩擦材料及配制方法。

为实现上述目的，本发明所提供的一种增强有机陶瓷摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：芳砜纶25.6%～27%、钛酸钾晶须5.6%～9%、芳纶纤维9%～12.6%、铜纤维5%～7%、陶瓷纤维3.4%～4%、锆英石4%～4.6%、蛭石3.4%～4%、石墨15%～16.4%、炭黑2.2%～3%、三硫化二锑2.2%～3%、氧化镁2.2%～3%、云母1.2%～2%、丁腈胶粉3.6%～4%、丁腈橡胶改性的酚醛树脂8%～10%。

一种增强有机陶瓷摩擦材料的配制方法，包括以下步骤：

步骤一、按照质量百分比称取钛酸钾晶须、芳纶纤维、铜纤维和陶瓷纤维作为增强纤维，并称取相应质量百分比的芳砜纶，均放入研磨机中研磨成混合粉料；

步骤二、按照相应的质量百分比称取锆英石、蛭石、石墨、炭黑、三硫化二锑、氧化镁、云母后，分别磨制成直径为4～6mm的颗粒料；

步骤三、按照相应质量百分比称取丁腈胶粉、丁腈橡胶改性的酚醛树脂后，将其与步骤一中的混合粉料以及步骤二中的颗粒料放入搅拌机中搅拌，每搅拌30～40s后停止40～60s，重复搅拌4～6次，控制总搅拌时间为6～9min，使混料均匀；

步骤四、将步骤三中的混料放入热压成型机中进行热压，热压温度为165～175℃，，热压时间6～8min，热压期间压力控制为10～25MPa,放气4～6次，压制成增强有机陶瓷摩擦材料；

步骤五、将压制的增强有机陶瓷摩擦材料放入温度为180～185℃的烘箱进行热处理4～6h，即可完成配制。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明由于在原材料中采用芳砜纶，芳砜纶与石棉、半金属、有机纤维相比，具有摩擦系数稳定、摩擦损失率低、冲击强度好、硬度值好、生物毒性低的优点，同时添加陶瓷纤维作为增强纤维的其中一种，使其缓冲效果，无噪音和振动。

具体实施方式

实施例1：一种增强有机陶瓷摩擦材料，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：芳砜纶25.6%、钛酸钾晶须9%、芳纶纤维12.6%、铜纤维7%、陶瓷纤维4%、锆英石4%、蛭石3.4%、石墨15%、炭黑2.2%、三硫化二锑2.2%、氧化镁2.2%、云母1.2%、丁腈胶粉3.6%、丁腈橡胶改性的酚醛树脂8%。

该制动摩擦材料的配制方法，包括以下步骤：

步骤一、称取质量百分比为9%的钛酸钾晶须、12.6%的芳纶纤维、7%的铜纤维和4%的陶瓷纤维作为增强纤维，并称取质量百分比为25.6%芳砜纶，均放入研磨机中研磨成混合粉料；

步骤二：称取质量百分比为4%的锆英石、3.4%的蛭石、15%的石墨、2.2%的炭黑、2.2%的三硫化二锑、2.2%氧化镁、1.2%云母，磨制成直径为4～6mm的颗粒料；

步骤三：称取质量百分比为3.6%的丁腈胶粉、8%的丁腈橡胶改性的酚醛树脂与混合粉料以及颗粒料放入搅拌机中搅拌，每搅拌30～40s后停止40～60s，重复搅拌4～6次，控制总搅拌时间为6～9min，使混料均匀；

步骤四：将混料放入热压成型机中热压6～8min，热压温度为165～175℃，热压期间压力控制为10～25MPa,放气4～6次，压制成增强有机陶瓷摩擦材料；

步骤五：将压制的增强有机陶瓷摩擦材料放入温度为180～185℃的烘箱进行热处理4～6h，即可完成配制。

实施例2：一种增强有机陶瓷摩擦材料，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：芳砜纶26.3%、钛酸钾晶须7.3%、芳纶纤维10.8%、铜纤维6%、陶瓷纤维3.7%、锆英石4.3%、蛭石3.7%、石墨15.7%、炭黑2.6%、三硫化二锑2.6%、氧化镁2.6%、云母1.6%、丁腈胶粉3.8%、丁腈橡胶改性的酚醛树脂9%。

该增强有机陶瓷摩擦材料的配制方法同实施例1。

实施例3：一种增强有机陶瓷摩擦材料，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：芳砜纶27%、钛酸钾晶须5.6%、芳纶纤维9%、铜纤维5%、陶瓷纤维3.4%、锆英石4.6%、蛭石4%、石墨16.4%、炭黑3%、三硫化二锑3%、氧化镁3%、云母2%、丁腈胶粉4%、丁腈橡胶改性的酚醛树脂10%。

该增强有机陶瓷摩擦材料的配制方法同实施例1。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述实施例1～3的细节，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或同等替换等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种增强有机陶瓷摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：芳砜纶25.6%～27%、钛酸钾晶须5.6%～9%、芳纶纤维9%～12.6%、铜纤维5%～7%、陶瓷纤维3.4%～4%、锆英石4%～4.6%、蛭石3.4%～4%、石墨15%～16.4%、炭黑2.2%～3%、三硫化二锑2.2%～3%、氧化镁2.2%～3%、云母1.2%～2%、丁腈胶粉3.6%～4%、丁腈橡胶改性的酚醛树脂8%～10%。

2.如权利要求1所述的一种增强有机陶瓷摩擦材料的配制方法，包括以下步骤：

步骤一、按照质量百分比称取钛酸钾晶须、芳纶纤维、铜纤维和陶瓷纤维作为增强纤维，并称取相应质量百分比的芳砜纶，均放入研磨机中研磨成混合粉料；

步骤二、按照相应的质量百分比称取锆英石、蛭石、石墨、炭黑、三硫化二锑、氧化镁、云母后，分别磨制成直径为4～6mm的颗粒料；

步骤三、按照相应质量百分比称取丁腈胶粉、丁腈橡胶改性的酚醛树脂后，将其与步骤一中的混合粉料以及步骤二中的颗粒料放入搅拌机中搅拌，每搅拌30～40s后停止40～60s，重复搅拌4～6次，控制总搅拌时间为6～9min，使混料均匀；

步骤四、将步骤三中的混料放入热压成型机中进行热压，热压温度为165～175℃，，热压时间6～8min，热压期间压力控制为10～25MPa,放气4～6次，压制成增强有机陶瓷摩擦材料；

步骤五、将压制的增强有机陶瓷摩擦材料放入温度为180～185℃的烘箱进行热处理4～6h，即可完成配制。