CN107559359A - 一种防龟裂刹车片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及刹车片技术领域，公开了一种防龟裂刹车片。包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂14~20重量份、A330摩擦粒子15~22重量份、大片石墨8~12重量份、小片石墨3~8重量份、滑石粉4~9重量份、丁腈粉3~7重量份、重晶石粉8~12重量份、碳化硅纤维10~16重量份、木质纤维3~8重量份、轮胎粉6~12重量份。本发明刹车片不仅具有较高强度，较好防裂效果，还具有优良的耐磨和耐热性能。

Description

一种防龟裂刹车片

技术领域

本发明涉及刹车片领域，尤其是涉及一种防龟裂刹车片。

背景技术

随着中国汽车产销量的高速增长，中国汽车制造水平和技术水平也得到稳步发展和提高。对有自主知识产权和研发能力的汽车零部件供应商也是很好的机遇与挑战。刹车片是汽车中最为常见的零部件之一，刹车片是由钢片和贴在钢片上的摩擦基材组成，工作原理是摩擦基材通过承受外来压力，产生摩擦作用，从未使车辆达到减速的目的。但是在刹车片生产和使用过程中，刹车片容易出现开裂的和龟裂现象，缩短了刹车片的使用寿命，另外对司机的安全带来一定隐患。

中国专利公开号CN103375520B公开了一种刹车片，该刹车片包括钢背和摩擦材料，摩擦材料由以下重量份各组分制备：丁基丁苯1-10，过氧化氢异丙苯0.5-2，环氧树脂0.5-2，硼酚醛树脂1-15，聚丙烯1-15，尼龙粉6-10，氮化硼5-10，偶联剂0.01-0.05，过氧化异丙苯1-5，硫磺粉1-2，苯甲酸1-2，硬脂酸1-2，硼酸1-2，石墨30-50还原铁粉1-2，硫酸钡1-2，铝矾土0.5-2，长石粉0.5-2，氧化锌0.5-2，促进剂0.01-0.05，防老剂0.01-0.05，萤石粉0.5-2，碳化硅0.5-2，古马隆0.5-2。该组分配方制备的刹车片具有一定的耐磨和耐热性能，但是这种配方制备的刹车片在生产和使用过程的容易出现龟裂和开裂，造成使用寿命降低。

发明内容

本发明是为了克服现有技术刹车片出现龟裂和开裂的问题，提供一种能够防止龟裂、开裂的刹车片。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂14～20重量份、A330摩擦粒子15～22重量份、大片石墨8～12重量份、小片石墨3～8重量份、滑石粉4～9重量份、丁腈粉3～7重量份、重晶石粉8～12重量份、碳化硅纤维10～16重量份、木质纤维3～8重量份、轮胎粉6～12重量份。

加入碳化硅纤维和木质纤维有增强骨架的作用，有效的减少刹车片加工及使用中的开裂、龟裂现象，与钢纤维相比，可以减少对偶件有大的磨损和颤动，另外，在制动时可以减少噪音。焦炭份、重晶石粉和轮胎粉加入摩擦基材中使其具有更好的耐磨性，能够减少刹车片在使用过程中出现龟裂现象，延长刹车片的使用寿命；丁腈粉能够提高刹车片的韧性和热稳定性；大片石墨和小片石墨是一种摩氏硬度为1的无机单质，加入石墨能够大大改善材料的耐磨性能。

作为优选，所述摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂14～17重量份、A330摩擦粒子16～20重量份、大片石墨9～11重量份、小片石墨4～7重量份、滑石粉6～8重量份、丁腈粉4～6重量份、重晶石粉9～11重量份、碳化硅纤维11～14重量份、木质纤维4～7重量份、轮胎粉8～11重量份。

作为优选，所述摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂16重量份、A330摩擦粒子18重量份、大片石墨10重量份、小片石墨6重量份、滑石粉7重量份、丁腈粉5重量份、重晶石粉10重量份、碳化硅纤维12重量份、木质纤维6重量份、轮胎粉9重量份。

其中，所述酚醛树脂改性方法包括以下步骤：

1)将0.1～0.25mol苯酚、0.04～0.08mol二十二碳六烯酸和0.01～0.03mol硫酸加入到三口烧瓶中，加热到40～45℃，待苯酚完全溶解后，升高温度到100～110℃，搅拌，进行反应一段时间，然后将温度降至45～60℃，加入2～4g碳酸氢钠，搅拌，再加入0.2～0.4mol甲醛升温到95～100℃，反应一段时间后，降温至65～70℃，加入0.02～0.08mol氨水，再反应一段时间，待温度降至50～60℃时，通入蒸馏水洗涤，然后通入蒸汽进行减压蒸馏得初步改性的酚醛树脂；

2)将1～2g纳米二氧化硅加入到160～180mL的乙醇溶液中，搅拌使纳米二氧化硅分散均匀，然后加入2～6mL丙三醇和0.08～0.15mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，再进行超振荡；

3)将步骤1)中进行初步改性的酚醛树脂加入到步骤2)振荡后得到的溶液中，搅拌反应，最后进行真空蒸馏得到改性的酚醛树脂。

酚醛树脂是一种由苯酚和甲醛在酸性介质下缩聚而成的热塑性酚醛树脂，它具有良好的热塑性能，在刹车过程中，由于摩擦产生一定的温度，使酚醛树脂发生变形，与刹车片中其它组分相互作用会降低噪音，同时，酚醛树脂的加入会增强摩擦基材的韧性。使用二十二碳六烯酸接枝酚醛树脂，由于二十二碳六烯酸具有长直链结构，大大增强了酚醛树脂的韧性，不仅能减少酚醛树脂的磨损，还能防止刹车片在使用过程中由于振动造成的开裂。另外，在刹车片使用过程中由于摩擦产生一定热量，就需要考虑到酚醛树脂的耐热问题，使用纳米二氧化硅通过偶联剂接枝到酚醛树脂和上，大大的增加了刹车片的耐热性能。

作为优选，所述步骤1)中苯酚与二十二碳六烯酸的摩尔比为5～25:4。

作为优选，所述步骤1)中在100～110℃时的温度条件下反应3～4小时，在95～100℃的温度条件下反应2～3小时，在65～70℃的温度条件下反应1～2小时。

作为优选，所述步骤2)中超声振荡时间为20～40分钟。

作为优选，所述步骤3)中反应时间为1～2小时。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)碳化硅纤维和木质纤维具有增强骨架的作用，能够有效防止刹车片出现龟裂和开裂；(2)改性酚醛树脂过程中使用二十二碳六烯酸接枝酚醛树脂，大大增强了酚醛树脂的韧性，不仅能减少酚醛树脂的磨损，还能防止刹车片在使用过程中由于振动造成的开裂；(3)改性酚醛树脂过程中使用纳米二氧化硅通过偶联剂接枝到酚醛树脂和上，大大的增加了树脂的耐热性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

本发明采用以下技术方案：

一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂14重量份、A330摩擦粒子15重量份、大片石墨8重量份、小片石墨3重量份、滑石粉4重量份、丁腈粉3重量份、重晶石粉8重量份、碳化硅纤维10重量份、木质纤维3重量份、轮胎粉6重量份。

改性酚醛树脂的制备方法为：

1)将0.1mol苯酚、0.04mol二十二碳六烯酸和0.01mol硫酸加入到三口烧瓶中，加热到40℃，待苯酚完全溶解后，升高温度到100℃，搅拌，在该温度下反应3小时。将温度降至45℃，然后加入2g碳酸氢钠，搅拌，再加入0.2mol甲醛升温到95℃，在该温度下反应2小时后，降温至65℃，加入0.02mol氨水，再反应1小时。待温度降至50℃时，通入蒸馏水洗涤，然后通入蒸汽进行减压蒸馏得初步改性的酚醛树脂；

2)将1g纳米二氧化硅加入到160mL的乙醇溶液中，搅拌使纳米二氧化硅分散均匀，然后加入2mL乙二醇和0.08mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，再进行超振荡20分钟；

3)将步骤1)中进行初步改性的酚醛树脂加入到步骤2)振荡后得到的溶液中，搅拌1小时，最后进行真空蒸馏得到改性的酚醛树脂。

实施例2

本发明采用以下技术方案：

一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂14重量份、A330摩擦粒子16重量份、大片石墨9重量份、小片石墨4重量份、滑石粉6重量份、丁腈粉4重量份、重晶石粉9重量份、碳化硅纤维11重量份、木质纤维4重量份、轮胎粉8重量份。

改性酚醛树脂的制备方法为：

1)将0.15mol苯酚、0.05mol二十二碳六烯酸和0.02mol硫酸加入到三口烧瓶中，加热到42℃，待苯酚完全溶解后，升高温度到102℃，搅拌，在该温度下反应3.2小时。将温度降至50℃，然后加入2.5g碳酸氢钠，搅拌，再加入0.25mol甲醛升温到96℃，在该温度下反应2.3小时后，降温至66℃，加入0.04mol氨水，再反应1.2小时。待温度降至52℃时，通入蒸馏水洗涤，然后通入蒸汽进行减压蒸馏得初步改性的酚醛树脂；

2)将1.2g纳米二氧化硅加入到165mL的乙醇溶液中，搅拌使纳米二氧化硅分散均匀，然后加入3mL乙二醇和0.1mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，再进行超振荡25分钟；

3)将步骤1)中进行初步改性的酚醛树脂加入到步骤2)振荡后得到的溶液中，搅拌1.2小时，最后进行真空蒸馏得到改性的酚醛树脂。

实施例3

本发明采用以下技术方案：

一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂16重量份、A330摩擦粒子18重量份、大片石墨10重量份、小片石墨6重量份、滑石粉7重量份、丁腈粉5重量份、重晶石粉10重量份、碳化硅纤维12重量份、木质纤维6重量份、轮胎粉9重量份。

改性酚醛树脂的制备方法为：

1)将0.18mol苯酚、0.06mol二十二碳六烯酸和0.03mol硫酸加入到三口烧瓶中，加热到43℃，待苯酚完全溶解后，升高温度到105℃，搅拌，在该温度下反应3.5小时。将温度降至55℃，然后加入3g碳酸氢钠，搅拌，再加入0.3mol甲醛升温到97℃，在该温度下反应2.5小时后，降温至67℃，加入0.05mol氨水，再反应1.5小时。待温度降至55℃时，通入蒸馏水洗涤，然后通入蒸汽进行减压蒸馏得初步改性的酚醛树脂；

2)将1.5g纳米二氧化硅加入到170mL的乙醇溶液中，搅拌使纳米二氧化硅分散均匀，然后加入4mL乙二醇和0.12mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，再进行超振荡30分钟；

3)将步骤1)中进行初步改性的酚醛树脂加入到步骤2)振荡后得到的溶液中，搅拌1.5小时，最后进行真空蒸馏得到改性的酚醛树脂。

实施例4

本发明采用以下技术方案：

一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂17重量份、A330摩擦粒子20重量份、大片石墨11重量份、小片石墨7重量份、滑石粉8重量份、丁腈粉6重量份、重晶石粉11重量份、碳化硅纤维14重量份、木质纤维7重量份、轮胎粉11重量份。

改性酚醛树脂的制备方法为：

1)将0.2mol苯酚、0.07mol二十二碳六烯酸和0.03mol硫酸加入到三口烧瓶中，加热到44℃，待苯酚完全溶解后，升高温度到108℃，搅拌，在该温度下反应3.7小时。将温度降至58℃，然后加入3.5g碳酸氢钠，搅拌，再加入0.35mol甲醛升温到98℃，在该温度下反应2.8小时后，降温至68℃，加入0.06mol氨水，再反应1.8小时。待温度降至58℃时，通入蒸馏水洗涤，然后通入蒸汽进行减压蒸馏得初步改性的酚醛树脂；

2)将1.8g纳米二氧化硅加入到175mL的乙醇溶液中，搅拌使纳米二氧化硅分散均匀，然后加入5mL乙二醇和0.14mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，再进行超振荡35分钟；

3)将步骤1)中进行初步改性的酚醛树脂加入到步骤2)振荡后得到的溶液中，搅拌1.8小时，最后进行真空蒸馏得到改性的酚醛树脂。

实施例5

本发明采用以下技术方案：

一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂20重量份、A330摩擦粒子22重量份、大片石墨12重量份、小片石墨8重量份、滑石粉9重量份、丁腈粉7重量份、重晶石粉12重量份、碳化硅纤维16重量份、木质纤维8重量份、轮胎粉12重量份。

改性酚醛树脂的制备方法为：

1)将0.25mol苯酚、0.08mol二十二碳六烯酸和0.03mol硫酸加入到三口烧瓶中，加热到45℃，待苯酚完全溶解后，升高温度到110℃，搅拌，在该温度下反应4小时。将温度降至60℃，然后加入4g碳酸氢钠，搅拌，再加入0.4mol甲醛升温到100℃，在该温度下反应3小时后，降温至70℃，加入0.08mol氨水，再反应2小时。待温度降至60℃时，通入蒸馏水洗涤，然后通入蒸汽进行减压蒸馏得初步改性的酚醛树脂；

2)将2g纳米二氧化硅加入到180mL的乙醇溶液中，搅拌使纳米二氧化硅分散均匀，然后加入6mL乙二醇和0.15mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，再进行超振荡40分钟；

3)将步骤1)中进行初步改性的酚醛树脂加入到步骤2)振荡后得到的溶液中，搅拌2小时，最后进行真空蒸馏得到改性的酚醛树脂。

对比例1

一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，摩擦基材的原料包括以下成分：酚醛树脂16重量份、A330摩擦粒子18重量份、大片石墨10重量份、小片石墨6重量份、滑石粉7重量份、丁腈粉5重量份、重晶石粉10重量份、碳化硅纤维12重量份、木质纤维6重量份、轮胎粉9重量份。

实施例与对比例摩擦、磨损性能测试：

对比例中的酚醛树脂没有经过改性，由数据可以得到经过改性后的酚醛树脂制备的刹车片摩擦系数较高，磨损率较低。另外，经过改性的酚醛树脂制备的刹车片在温度变化下摩擦系数变化较小，具有更稳定的摩擦系数，说明改性过后的酚醛树脂制备的刹车片的耐热性也得到大幅提高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，

在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种防龟裂刹车片，包括钢片和贴在钢片上的摩擦基材，其特征是，所述摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂14~20重量份、A330摩擦粒子15~22重量份、大片石墨8~12重量份、小片石墨3~8重量份、滑石粉4~9重量份、丁腈粉3~7重量份、重晶石粉8~12重量份、碳化硅纤维10~16重量份、木质纤维3~8重量份、轮胎粉6~12重量份。

2.根据权利要求1所述的一种防龟裂刹车片，其特征是，所述摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂14~17重量份、A330摩擦粒子16~20重量份、大片石墨9~11重量份、小片石墨4~7重量份、滑石粉6~8重量份、丁腈粉4~6重量份、重晶石粉9~11重量份、碳化硅纤维11~14重量份、木质纤维4~7重量份、轮胎粉8~11重量份。

3.根据权利要求2所述的一种防龟裂刹车片，其特征是，所述摩擦基材的原料包括以下成分：改性酚醛树脂16重量份、A330摩擦粒子18重量份、大片石墨10重量份、小片石墨6重量份、滑石粉7重量份、丁腈粉5重量份、重晶石粉10重量份、碳化硅纤维12重量份、木质纤维6重量份、轮胎粉9重量份。

4.根据权利要求1~3任一权利要求所述的一种防龟裂刹车片，其特征是，所述酚醛树脂改性方法包括以下步骤：

1）将0.1~0.25mol苯酚、0.04~0.08mol二十二碳六烯酸和0.01~0.03mol硫酸加入到三口烧瓶中，加热到40~45℃，待苯酚完全溶解后，升高温度到100~110℃，搅拌，进行反应一段时间，然后将温度降至45~60℃，加入2~4g碳酸氢钠，搅拌，再加入0.2~0.4 mol甲醛升温到95~100℃，反应一段时间后，降温至65~70℃，加入0.02~0.08mol氨水，再反应一段时间，

待温度降至50~60℃时，通入蒸馏水洗涤，然后通入蒸汽进行减压蒸馏得初步改性的酚醛树脂；

2）将1~2g纳米二氧化硅加入到160~180mL的乙醇溶液中，搅拌使纳米二氧化硅分散均匀，然后加入2~6mL丙三醇和0.08~0.15mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，再进行超振荡；

3）将步骤1）中进行初步改性的酚醛树脂加入到步骤2）振荡后得到的溶液中，搅拌反应，最后进行真空蒸馏得到改性的酚醛树脂。

5.根据权利要求4所述的一种防龟裂刹车片，其特征是，所述步骤1）中苯酚与二十二碳六烯酸的摩尔比为5~25:4。

6.根据权利要求4所述的一种防龟裂刹车片，其特征是，所述步骤1）中在100~110℃时的温度条件下反应3~4小时，在95~100℃的温度条件下反应2~3小时，在65~70℃的温度条件下反应1~2小时。

7.根据权利要求4所述的一种防龟裂刹车片，其特征是，所述步骤2）中超声振荡时间为20~40分钟。

8.根据权利要求4所述的一种防龟裂刹车片，其特征是，所述步骤3）中反应时间为1~2小时。