CN108105298A - 一种散热快、热稳定性能好的汽车刹车片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种散热快、热稳定性能好的汽车刹车片，包含以下材料：芳纶纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、六钛酸钾晶须、石墨烯、蛭石粉、重晶石、硼酚醛树脂、氧化钙、氧化镁、滑石粉、鳞片石墨份、气象白炭黑、碳化硅。本摩擦材料无铜、无重金属、无石棉对环境友好，具备摩擦性能稳定、耐磨性好、抗高温热衰退性能高的优点。
Description
技术领域
本发明属于一种摩擦材料组合物，其具体涉及到一种散热快、热稳定性能好的汽车刹车片。
背景技术
在汽车工业快速发展的今天，车辆的安全、环保尤为重要，对汽车刹车片的新要求不断提高。而最初较早的汽车刹车片为石棉型刹车片，但是在医学界石棉已经被证实为致癌物质，其每一次刹车就会有成千上万的石棉纤维散发到空气当中，最终经过人类的呼吸系统进入体内，对人体造成伤害，国外已经明令静止其在刹车片中的使用，另外刹车片中的各种重金属组分也日益引起关注。2010年开始，国外汽车行业协会也发起了“无铜刹车片”行动，以减少其对于环境的影响。因此研究开发一种既对人体、环境无害又具备高性能的摩擦材料成为国际汽车行业的发展趋势。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明主要提供一种无污染、稳定性强、耐磨性高、抗高温、抗热衰退性的摩擦材料组合物。
为了解决以上技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种散热快、热稳定性能好的汽车刹车片，其特征是该组合物由下列组分按重量份制成：芳纶纤维5-7份、陶瓷纤维6-8份、硅酸铝纤维5-7份、六钛酸钾晶须14-20份、石墨烯1-3份、蛭石粉5-8份、重晶石8-10份、硼酚醛树脂8-11份、氧化钙2-3份、氧化镁2-3份、滑石粉6-10份、鳞片石墨12-17份、气象白炭黑9-11份、碳化硅5-9份；制作时，先将六钛酸钾晶须、重晶石、氧化钙、滑石粉、鳞片石墨、气象白炭黑经过球磨机于350r/min研磨,球磨比为1:1球磨1h，然后装入型模中于7MPa粗压，后经烘干炉于200℃干燥，将复合粉末块取出倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的粉末状组合物与剩余成分混合，装入型模具与坯片复合后放入平板硫化机于高温450℃，压力为40MPa的条件下保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
作为优选，所述芳纶纤维和六钛酸钾的重量比为1:3。
作为优选，所述的散热快、热稳定性能好的汽车刹车片中的六钛酸钾晶须由以下步骤制得：（1）以四氯化钛、无水乙醇、环丙烷为原料，以溶胶凝胶法制得纳米二氧化钛粉末。（2）以n（TiO2）：n（CH3COOK）为3:1的水溶液超声分散0.6h，放入干燥箱中100℃1h去除混合物中的水分，在1000℃进行焙烧3h，后经冷却、水洗、干燥得形状大小均一的六钛酸钾晶须。
本发明的优点和有益效果是：本发明中的单独的鳞片石墨在树脂类的摩擦材料中，在低温时可以降低摩擦系数，但是在高温时其摩擦系数衰退和磨损均较严重。气象白炭黑由于其粒径小、流动性高且由于其为纳米颗粒其具备高强度，在适量时可以很好的提高摩擦材料的耐磨性和减噪性。六钛酸钾晶须具备良好的抗热衰退性，且由于其均一晶须的空间尺度的混杂、拉拔效应可以有效的降低磨损。由于鳞片石墨的二维状性质和相互交叉、混杂的六钛酸钾晶须的连接和气象白炭黑的的填补作用，使其三者形成空间上的三维互补功能，即保证了其整体形成的三维结构的稳定性也弥补了其各自功能上的不足，增强了摩擦材料整体的稳定性，同时也保证了摩擦材料的抗热衰退性和抗磨损性。
钛酸钾晶须的质量会明显的影响到摩擦材料的性能，而钛酸钾的通用化学式为K2O•nTiO2（n=4,6,8），四钛酸钾具备较高的活性不适用于摩擦材料的组分，而八钛酸钾由于其生产成本高不适于工业化的生产，通常用于摩擦材料上的为六钛酸钾晶须。而常用于摩擦材料中的六钛酸钾晶须会包含着部分四钛酸钾和八钛酸钾晶须的杂质而影响其整体性能，并且也由于工业上生产条件的影响会极大的影响六钛酸钾晶须的形状和尺度大小。本发明中采用六钛酸钾晶须，首先由溶胶凝胶法制得纳米级的二氧化钛粉末，在保证原料均一的前提下控制n（TiO2）：n（CH3COOK）为3:1使其形成六钛酸钾，极大的减少了其四钛酸钾和八钛酸钾的形成，同时在最终焙烧时控制其温度为980℃时间为3h，克服了其温度过低时尺寸大小不均一和温度过高时所得钛酸钾熔融严重的问题。最终制得形貌均一、尺寸大小稳定的六钛酸钾。高质量的六钛酸钾极大的保证了摩擦材料的性能。
芳纶纤维具有良好的耐磨性和抗高温磨损率，六钛酸钾晶须在高温时仍具备高的摩擦系数，二者相互混合后发生协同作用使摩擦材料在高温时仍具备稳定的摩擦系数，降低了高温磨损率，保证了制动时的安全性。同时在本发明中当芳纶纤维和六钛酸钾的重量比为3:1时其即可以保证其在高温下具备良好的摩擦系数同时具备最佳的抗热衰退性能。
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，其在增强耐磨性的同时还可以保证在高温时及时传输高温部位的热量，克服摩擦材料由于部分部位在摩擦时产生高温无法传输导致摩擦性能衰退的问题。
本发明中鳞片石墨、气象白碳黑、六钛酸钾在空间上的相互互补，保证了其三维网络结构的形成，增强了整体结构的稳定性。以溶胶凝胶-焙烧法制得的六钛酸钾保证了其形貌均一、尺寸大小稳定，从源头上克服了材料的不稳定性所导致的摩擦性能衰退的问题，且提供了一种特别适用于本发明的形貌均一、尺寸大小稳定的钛酸钾晶须，其可以更好的与其他成分发生协同作用。严格控制芳纶纤维和六钛酸钾的比例保证了摩擦材料在高温时仍然具备良好的摩擦系数。本摩擦材料中通过各组分种类的合理选择以及各组分含量的合理选择使得本发明所制得的摩擦材料在具备环保的基础上同时具备稳定性强、耐磨性高、抗高温、抗热衰退性的优良品质。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的具体说明。
实施例1：
高性能摩擦材料的组合物的具体组成成分如下：
芳纶纤维7份、陶瓷纤维6份、硅酸铝纤维6份、六钛酸钾晶须15份、石墨烯3份、蛭石粉7份、重晶石8份、硼酚醛树脂10份、氧化钙2份、氧化镁3份、滑石粉6份、鳞片石墨17份、气象白炭黑10份、碳化硅7份。制作时，先将六钛酸钾晶须、重晶石、氧化钙、滑石粉、鳞片石墨、气象白炭黑经过球磨机于350r/min研磨,球磨比为1:1球磨1h，然后装入型模中于7MPa粗压，后经烘干炉于200℃干燥，将复合粉末块取出倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的粉末状组合物与剩余成分混合，装入型模具与坯片复合后放入平板硫化机于高温450℃，压力为40MPa的条件下保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
实施例2
高性能摩擦材料的组合物的具体组成成分如下：
芳纶纤维6份、陶瓷纤维6份、硅酸铝纤维6份、六钛酸钾晶须16份、石墨烯3份、蛭石粉7份、重晶石9份、硼酚醛树脂10份、氧化钙3份、氧化镁3份、滑石粉8份、鳞片石墨14份、气象白炭黑10份、碳化硅7份。制作时，先将六钛酸钾晶须、重晶石、氧化钙、滑石粉、鳞片石墨、气象白炭黑经过球磨机于350r/min研磨,球磨比为1:1球磨1h，然后装入型模中于7MPa粗压，后经烘干炉于200℃干燥，将复合粉末块取出倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的粉末状组合物与剩余成分混合，装入型模具与坯片复合后放入平板硫化机于高温450℃，压力为40MPa的条件下保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
实施例3
高性能摩擦材料的组合物的具体组成成分如下：
芳纶纤维6份、陶瓷纤维6份、硅酸铝纤维6份、六钛酸钾晶须18份、石墨烯3份、蛭石粉7份、重晶石10份、硼酚醛树脂10份、氧化钙3份、氧化镁3份、滑石粉10份、鳞片石墨14份、气象白炭黑10份、碳化硅9份。制作时，先将六钛酸钾晶须、重晶石、氧化钙、滑石粉、鳞片石墨、气象白炭黑经过球磨机于350r/min研磨,球磨比为1:1球磨1h，然后装入型模中于7MPa粗压，后经烘干炉于200℃干燥，将复合粉末块取出倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的粉末状组合物与剩余成分混合，装入型模具与坯片复合后放入平板硫化机于高温450℃，压力为40MPa的条件下保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
为了验证本发明的效果，分别对上述实施例进行摩擦、磨损性能的测试，其结果如下表：
验证结果表明相对于市场上的同类产品本产品具备更优异的摩擦性能和良好的耐磨性且具备抗高温磨损率和抗热衰退性。且当芳纶纤维和六钛酸钾的重量比越趋近于1:3时，其摩擦系数更稳定、抗热衰退性能更强、磨损率更低。
为了进一步验证效果发明人将此刹车片安装在宝马X6上，反复进行刹车制动试验证明：本发明刹车灵敏、制动平稳、无噪音、脚感舒适。
最后，应当指出，以上具体实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种散热快、热稳定性能好的汽车刹车片，其特征是该组合物由下列组分按重量份制成：芳纶纤维5-7份、陶瓷纤维6-8份、硅酸铝纤维5-7份、六钛酸钾晶须14-20份、石墨烯1-3份、蛭石粉5-8份、重晶石8-10份、硼酚醛树脂8-11份、氧化钙2-3份、氧化镁2-3份、滑石粉6-10份、鳞片石墨12-17份、气象白炭黑9-11份、碳化硅5-9份；制作时，先将六钛酸钾晶须、重晶石、氧化钙、滑石粉、鳞片石墨、气象白炭黑经过球磨机于350r/min研磨,球磨比为1:1球磨1h，然后装入型模中于7MPa粗压，后经烘干炉于200℃干燥，将复合粉末块取出倒入高速分散机内，搅拌成均匀分散的粉末状组合物与剩余成分混合，装入型模具与坯片复合后放入平板硫化机于高温450℃，压力为40MPa的条件下保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
2.根据权利要求1所述的一种散热快、热稳定性能好的汽车刹车片，其特征在于：所述六钛酸钾晶须由以下步骤制得：
（1）以四氯化钛、无水乙醇、环丙烷为原料，以溶胶凝胶法制得纳米二氧化钛粉末；
（2）以n（TiO2）：n（CH3COOK）为3:1的水溶液超声分散0.6h，放入干燥箱中100℃1h去除混合物中的水分，在1000℃进行焙烧3h，后经冷却、水洗、干燥得形状大小均一的六钛酸钾晶须。
3.根据权利要求1所述的一种散热快、热稳定性能好的汽车刹车片，其特征在于：所述芳纶纤维和六钛酸钾的重量比为1:3。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112324825A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-05 | 摩擦一号制动科技（仙桃）有限公司 | 高摩擦性能环保型刹车片 |
| CN113251090A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-13 | 大冶市启发矿产品有限公司 | 一种刹车片用复合耐磨材料及其制备方法 |
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| CN115259851A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-01 | 镇江创时纳米材料有限公司 | 一种陶瓷型刹车片摩擦材料专用钛酸钾、盘式刹车片及其制备方法 |
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| CN105907370A (zh) * | 2016-01-31 | 2016-08-31 | 张泽伟 | 一种环保型高性能摩擦材料组合物 |
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2017
- 2017-12-30 CN CN201711491980.XA patent/CN108105298B/zh active Active
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Denomination of invention: A car brake pad with fast heat dissipation and good thermal stability performance Effective date of registration: 20231226 Granted publication date: 20200522 Pledgee: Bank of China Limited Xiantao branch Pledgor: The No.1 that rubs braking science and technology(Flat peach)Co., Ltd. Registration number: Y2023980074306 |