CN108443376A - 一种防爆矿用机械刹车片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：短切玻璃纤维10‑30％、芳纶纤维4‑10％、摩擦粉3‑8％、石油焦炭粉3‑5％、片状石墨6‑10％、氧化镁微粉3‑8％、硫酸钡5‑16％、碳黑5‑10％、粉末丁腈橡胶12‑25％、防老剂TMQ 0.5‑1.5％、硫化促进剂MBTS 0.2‑0.5％、耐高温树脂6‑15％。本发明还公开了该防爆矿用机械刹车片的制备方法。本发明的防爆矿用机械刹车片，防火、防静电能力好，适用于各种矿用机械。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片领域，具体涉及一种防爆矿用机械刹车片及其制备方法。
背景技术
在汽车制动系统中汽车刹车片是A类关键零部件，其性能的优劣直接关系到汽车运行的安全性和可靠性。随着现代汽车行驶速度的提高，对汽车刹车片的要求也越来越苛刻。因为汽车刹车片吸收的能量与速度的平方成正比，以轿车为例，当分别以50km/h、100km/h和200km/h的车速制动时，制动的热负荷分别为282.61kJ，1130.44kJ和4521.74kJ，汽车刹车片的表面温度高达500～700℃。另一方面，为保证汽车在高速行驶时汽车的稳定性，必须减少汽车的轮径，以降低汽车重心，制动比缩小，热容量也相应减少。因此，对汽车刹车片的热容量要求越来越高。
矿用机械由于在易燃易爆的地下矿井作业，因此对刹车片的防火、防静电性能提出了高的要求。目前市场上使用的普通汽车刹车片主要是半金属树脂基摩擦材料。半金属树脂基刹车片的优点是制造技术成熟、可以调整成分配比来选择所需的摩擦系数，重量轻，成本低。但当汽车在连续或者紧急制动时，刹车片和制动盘摩擦表面的温度迅速升高，局部“闪点”温度可达1000℃，会产生火花和静电，从而引燃矿井内的可燃气体，导致安全事故。因此，研究出具有优异防火、防静电性能的防爆刹车片，对于矿用机械领域具有重大的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防爆矿用机械刹车片，本发明还提供了其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维10-30％、芳纶纤维4-10％、摩擦粉3-8％、石油焦炭粉3-5％、片状石墨6-10％、氧化镁微粉3-8％、硫酸钡5-16％、碳黑5-10％、粉末丁腈橡胶12-25％、防老剂TMQ 0.5-1.5％、硫化促进剂MBTS 0.2-0.5％、耐高温树脂6-15％。
本发明中的耐高温树脂包括但不限于酚醛树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂。
本发明中，本发明的碳黑和片状石墨均选用具有良好导电能力的炭黑和片状石墨，从而赋予了刹车片良好的导电能力。在刹车片的刹车过程中，产生的静电会在第一时间传导至地面，从而避免了静电产生火花，引燃矿井内的可燃气体，发生安全事故。短切玻璃纤维、芳纶纤维和耐高温树脂具有优异的阻燃和耐热性能，使得刹车片具有良好的阻燃和耐高温性能，可承受高达1000℃的高温而不会失效。
本发明中优选的方案为，所述原料中，粉末丁腈橡胶和耐高温树脂的细度为300目以上，其余粉料为250目以上。更优选的，粉末丁腈橡胶和耐高温树脂的细度为350-400目，其余粉料为250-300目。粉末丁腈橡胶和耐高温树脂作为粘结剂，其粒度小于其余粉料(主要为填料)的粒度，在成型过程中填充于填料的空隙中，将填料牢牢粘合在一起，有利于提高刹车片的强度。
本发明中优选的方案为，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维15-25％、芳纶纤维6-10％、摩擦粉5-8％、石油焦炭粉3-4％、片状石墨8-10％、氧化镁微粉5-8％、硫酸钡8-12％、碳黑6-8％、粉末丁腈橡胶15-21％、防老剂TMQ0.6-1％、硫化促进剂MBTS 0.4-0.5％、耐高温树脂8-10％。
进一步优选的，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维20％、芳纶纤维9％、摩擦粉6％、石油焦炭粉4％、片状石墨10％、氧化镁微粉7％、硫酸钡10.5％、碳黑6％、粉末丁腈橡胶18.5％、防老剂TMQ 0.6％、硫化促进剂MBTS 0.4％、耐高温树脂8％。
本发明还提供了该防爆矿用机械刹车片的制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：按配方称取各组分，于高速混料机中混匀；
(2)热压成型：取经步骤(1)处理的混合料投入热压模具中热压成型，压力为200-250kg/cm2，热压时间5-8分钟，热压温度155-175℃；
(3)热处理：将热压成型后的坯体置于热处理炉中进行热处理，热处理的温度范围为120℃-220℃，热处理时间为8-10h；
(4)磨削：采用电动磨头对经步骤(3)处理的坯体进行磨削，电动磨头的转速为60-100r/min，得到本发明的矿用机械刹车片。
优选的方案为，在步骤(3)中，采用梯度热处理制度对坯体进行热处理，热处理的初始温度为120℃，结束温度为220℃，升温速率为1-5℃/min；且当温度为120℃、130℃、155℃、165℃、180℃、200℃和220℃时，保温60-90分钟。
本发明中，采用梯度热处理制度，保证了坯体在固化过程中内外温度一致，使得坯体固化完全，避免坯体内部产生裂纹或残余应力，有利于提高刹车片的强度。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的防爆矿用机械刹车片，刹车片的配方中加入了导电能力良好的碳黑和片状石墨，从而赋予了刹车片良好的导电能力。在刹车片的刹车过程中，产生的静电会在第一时间传导至地面，从而避免了静电产生火花，引燃矿井内的可燃气体，发生安全事故。短切玻璃纤维、芳纶纤维和耐高温树脂具有优异的阻燃和耐热性能，使得刹车片具有良好的阻燃和耐高温性能，可承受高达1000℃的高温而不会失效。
2.本发明的防爆矿用机械刹车片，在制备过程中采用梯度热处理制度对坯体进行热处理，保证了坯体在固化过程中内外温度一致，使得坯体固化完全，避免坯体内部产生裂纹或残余应力，有利于提高刹车片的强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明的具体实施方式中，短切玻璃纤维为巨石玻纤生产的型号为548的湿法短切原丝；芳纶纤维为特力化纤生产的Aramid fiber 1313芳纶纤维；摩擦粉为山东嘉颖化工生产的腰果壳油摩擦粉；石油焦炭粉为灵寿顺鑫矿产品加工厂生产的，粉磨至300目；片状石墨为青岛硕丰石墨制品公司生产的型号为LC50-999的石墨粉；防老剂TMQ为中国石化生产的防老剂；硫化促进剂MBTS为天津市有机化工厂生产的长虹牌硫化促进剂MBTS；粉末丁腈橡胶为韩国LG化学生产的型号为P8300丁腈橡胶粉，粒度为400目；耐高温树脂为常州万汇新材料生产的聚酰亚胺树脂，粒度为400目；氧化镁微粉、硫酸钡和碳黑均为300目微粉。
该矿用机械刹车片的制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：按配方称取各组分，于高速混料机中混匀；
(2)热压成型：取经步骤(1)处理的混合料投入热压模具中热压成型，压力为250kg/cm2，热压时间8分钟，热压温度160℃；
(3)热处理：将热压成型后的坯体置于热处理炉中进行热处理，采用梯度热处理制度对坯体进行热处理，热处理的初始温度为120℃，结束温度为220℃，升温速率为2℃/min；且当温度为120℃、130℃、155℃、165℃、180℃、200℃和220℃时，保温90分钟；
(4)磨削：采用电动磨头对经步骤(3)处理的坯体进行磨削，电动磨头的转速为80r/min，得到本发明的矿用机械刹车片。
实施例1
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维20％、芳纶纤维9％、摩擦粉6％、石油焦炭粉4％、片状石墨10％、氧化镁微粉7％、硫酸钡10.5％、碳黑6％、粉末丁腈橡胶18.5％、防老剂TMQ 0.6％、硫化促进剂MBTS 0.4％、耐高温树脂8％。
实施例2
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维12％、芳纶纤维10％、摩擦粉8％、石油焦炭粉3％、片状石墨9％、氧化镁微粉6％、硫酸钡11％、碳黑6％、粉末丁腈橡胶24％、防老剂TMQ 1.5％、硫化促进剂MBTS 0.5％、耐高温树脂9％。
实施例3
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维30％、芳纶纤维5％、摩擦粉4％、石油焦炭粉5％、片状石墨6％、氧化镁微粉5％、硫酸钡16％、碳黑6.5％、粉末丁腈橡胶14％、防老剂TMQ 1％、硫化促进剂MBTS0.5％、耐高温树脂7％。
实施例4
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维18％、芳纶纤维10％、摩擦粉3％、石油焦炭粉5％、片状石墨10％、氧化镁微粉8％、硫酸钡6％、碳黑8％、粉末丁腈橡胶16％、防老剂TMQ 0.5％、硫化促进剂MBTS0.5％、耐高温树脂15％。
实施例5
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维25％、芳纶纤维6％、摩擦粉6％、石油焦炭粉5％、片状石墨6％、氧化镁微粉5％、硫酸钡12％、碳黑10％、粉末丁腈橡胶12％、防老剂TMQ 0.8％、硫化促进剂MBTS0.2％、耐高温树脂12％。
对比例1
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维20％、芳纶纤维12％、摩擦粉8％、石油焦炭粉4％、氧化镁微粉7％、硫酸钡10.5％、粉末丁腈橡胶22.5％、防老剂TMQ 0.6％、硫化促进剂MBTS 0.4％、耐高温树脂15％。
对比例2
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维25％、芳纶纤维8％、摩擦粉8％、石油焦炭粉5％、片状石墨5％、氧化镁微粉8％、硫酸钡16％、粉末丁腈橡胶12％、防老剂TMQ 1.5％、硫化促进剂MBTS 0.5％、耐高温树脂12％。
对比例3
一种防爆矿用机械刹车片，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维22％、芳纶纤维10％、摩擦粉6％、石油焦炭粉5％、片状石墨5％、氧化镁微粉8％、硫酸钡12％、碳黑2％、粉末丁腈橡胶16.5％、防老剂TMQ 1％、硫化促进剂MBTS 0.5％、耐高温树脂12％。
实验例
取实施例1-5、对比例1-3的刹车片，取市售普通汽车刹车片，测量刹车片的电导率和表面的静电，所得结果如表1所示。其中，采用欧姆表测试刹车片的电阻，再转换成电导率；采用静电测试仪测试刹车片的表面残留的静电量。
表1实施例1-5、对比例1-3和市售汽车刹车片的检测结果
从表1的结果可知，实施例1-5的刹车片的电导率大于对比例1-3和市售的普通刹车片，且表面的静电残留量明显低于对比例1-3和市售的普通刹车片，因此，本发明的防爆矿用机械刹车片，不易引燃矿井内的可燃气体，适合用于矿用机械。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种防爆矿用机械刹车片，其特征在于，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维10-30％、芳纶纤维4-10％、摩擦粉3-8％、石油焦炭粉3-5％、片状石墨6-10％、氧化镁微粉3-8％、硫酸钡5-16％、碳黑5-10％、粉末丁腈橡胶12-25％、防老剂TMQ0.5-1.5％、硫化促进剂MBTS 0.2-0.5％、耐高温树脂6-15％。
2.如权利要求1所述的防爆矿用机械刹车片，其特征在于，所述原料中，粉末丁腈橡胶和耐高温树脂的细度为300目以上，其余粉料为250目以上。
3.如权利要求1所述的防爆矿用机械刹车片，其特征在于，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维15-25％、芳纶纤维6-10％、摩擦粉5-8％、石油焦炭粉3-4％、片状石墨8-10％、氧化镁微粉5-8％、硫酸钡8-12％、碳黑6-8％、粉末丁腈橡胶15-21％、防老剂TMQ0.6-1％、硫化促进剂MBTS 0.4-0.5％、耐高温树脂8-10％。
4.如权利要求1所述的防爆矿用机械刹车片，其特征在于，该刹车片由按重量百分数计的下述配方的原料制备而成的：
短切玻璃纤维20％、芳纶纤维9％、摩擦粉6％、石油焦炭粉4％、片状石墨10％、氧化镁微粉7％、硫酸钡10.5％、碳黑6％、粉末丁腈橡胶18.5％、防老剂TMQ 0.6％、硫化促进剂MBTS 0.4％、耐高温树脂8％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的防爆矿用机械刹车片的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：
(1)混料：按配方称取各组分，于高速混料机中混匀；
(2)热压成型：取经步骤(1)处理的混合料投入热压模具中热压成型，压力为200-250kg/cm2，热压时间5-8分钟，热压温度155-175℃；
(3)热处理：将热压成型后的坯体置于热处理炉中进行热处理，热处理的温度范围为120℃-220℃，热处理时间为8-10h；
(4)磨削：采用电动磨头对经步骤(3)处理的坯体进行磨削，电动磨头的转速为60-100r/min，得到本发明的矿用机械刹车片。
6.如权利要求5所述的防爆矿用机械刹车片的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，采用梯度热处理制度对坯体进行热处理，热处理的初始温度为120℃，结束温度为220℃，升温速率为1-5℃/min；且当温度为120℃、130℃、155℃、165℃、180℃、200℃和220℃时，保温60-90分钟。
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