CN108533650B - 一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法，制备增加摩擦片气孔率的材料的原料按其重量份包括：发泡树脂30份～50份、改性碳化硅5份～15份、粉煤灰3份～12份、轮胎粉8份～20份、胶黏剂3份～10份、泡沫铁粉3份～10份和软木粒1份～5份。本发明制备的材料添加到摩擦片中可以提高摩擦系数，降低磨损率，提高气孔率，明显降低摩擦片噪声效果，并且制备方法简单，生产工艺流程易操作，适合大规模推广。
Description
技术领域
本发明属于摩擦片材料技术领域，尤其涉及一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法。
背景技术
摩擦片由摩擦材料和胶黏剂组成，摩擦材料一般由矿物为主的无机材料与有机材料复合而成，其中高分子聚合物为粘结剂、纤维状的有机和无机组分为增强材料，粉体状的矿物和有机材料为填料，这些组分经过复合、固化和加工而制成具有制动功能的材料。对于汽车最重要的安全系统之一的制动系统，摩擦片是整个制动系统中重要的部件，它会直接影响到制动系统的可靠性，制动系统是通过刹车片与刹车盘相互摩擦形成了摩擦对偶，产生制动力矩，将汽车的动能转化为热能，制动时的温度会上升到300℃～400℃，这就要求摩擦片要有足够的硬度和密度来减低磨损率，提高摩擦系数，但这就会导致加工出的摩擦片因硬度较大而有效贴合面不佳，制动力矩不稳定，刹车噪音也较大。
中国专利CN105713559A公开了一种增加摩擦片气孔率的材料，呈颗粒状，粒径为8～40目，各组分如下：海泡石纤维、白蛭石、膨胀石墨、轮胎粉、硅藻土、胶黏剂，该材料的制备方法如下：S01，按材料含有的组份及各自的重量份数进行配料；S02，将原料混合均匀，投入熔炼设备进行熔炼，使原料熔融并塑化；S03，将塑化后的材料粉碎成颗粒状。该发明采用具有较大孔隙度且密度较低的材料，使得该发明具有良好的吸声性能和较小的密度计密实度，但该发明制备的增加摩擦片气孔率材料的粘结性较差，添加到摩擦片中会影响摩擦片的制动效果。
中国专利CN105715714A公开了一种有降噪功能的较大气孔率颗粒料及其制备方法，配方包括纳凯夫纤维、碳纤维、球状白蛭石、丁晴胶粉、硅酸铝空心球、鳞片石墨、纤维海泡石、白蛭石、轮胎粉、硅藻土、泡沫铁粉、F826胶黏剂。将本发明以一定比例掺入刹车片的摩擦片后可有效降低摩擦片的硬度和密实度，并且增大摩擦材料的气孔率，达到降低制动噪音的功能，但该发明的降低噪音的效果不明显。
因此，急需一种可以增加摩擦片气孔率、降低噪音污染，且不会增加摩擦片的磨损率，保证摩擦片制动效果的材料。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：制备增加摩擦片气孔率的材料的原料按其重量份包括：发泡树脂30份～50份、改性碳化硅5份～15份、粉煤灰3份～12份、轮胎粉8份～20份、胶黏剂3份～10份、泡沫铁粉3份～10份和软木粒1份～5份；其中轮胎粉为废旧轮胎的胎胶面除去帘子午线，粉碎加工而成，粒径为10目～20目；胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。
进一步的，制备增加摩擦片气孔率的材料的原料按其重量份包括：发泡树脂37份～42份、改性碳化硅8份～12份、粉煤灰6份～9份、轮胎粉12份～15份、胶黏剂5份～7份和泡沫铁粉5份～8份、软木粒2份～4份。
更进一步的，制备增加摩擦片气孔率的材料的原料按其重量份包括：发泡树脂40份、改性碳化硅10份、粉煤灰8份、轮胎粉13份、胶黏剂6份、泡沫铁粉7份和软木粒3份。
进一步的，发泡树脂的制备方法为：
步骤S01，按重量份数称取原料，包括水性聚氨酯30份～40份、水20份～30份、发泡剂1份～8份、十二烷基硫酸钠3份～6份、聚醚消泡剂0.5份～1份、聚丙烯乳液0.5份～2份；
步骤S02，将水性聚氨酯加入到水中，搅拌混合5分钟～20分钟，加入聚丙烯乳液，搅拌混合3分钟～5分钟；
步骤S03，依次加入十二烷基硫酸钠、发泡剂和消泡剂，搅拌混合，得到发泡树脂。
其中，发泡树脂除具有较大的孔隙度和较低密度外，还具有一定的粘性，在提高材料气孔率的同时又不会降低材料的弹性。
进一步的，发泡树脂的原料按其重量份包括：水性聚氨酯35份、水25份、发泡剂5份、十二烷基硫酸钠4份、聚醚消泡剂0.7份和聚丙烯乳液1.2份。
进一步的，改性碳化硅的制备方法为：将硅烷偶联剂与无水乙醇以质量比为2～5:100在容器中混合均匀，加入碳化硅微粉，于50℃～60℃水浴中搅拌均匀后烘干，得到改性碳化硅。
更进一步的，碳化硅微粉的加入量与硅烷偶联剂的质量比为20～30:1。
其中，碳化硅经偶联剂改性后，克服了无机材料与有机材料结合性能差的缺陷，使碳化硅在提高材料的机械强度的同时，与各组分的分散度也有一定增加。
本发明还提供一种增加摩擦片气孔率的材料的制备方法，步骤如下：
步骤I，按其重量份称取发泡树脂、改性碳化硅、粉煤灰、轮胎粉、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒；
步骤II，将发泡树脂、改性碳化硅和轮胎粉放入混料机中进行加热搅拌混合，混合5分钟～15分钟后加入粉煤灰、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒，继续加热搅拌得到混合料；
步骤III，将混合料投入到热压机模具中，在热压温度为180℃～200℃，压力为5MPa～10MPa条件下，保持2分钟～6分钟，泄压出模；
步骤IV，将步骤III得到的材料粉碎成颗粒状，得到增加摩擦片气孔率的材料。
进一步的，粉煤灰、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒的加入过程为：先将1/2泡沫铁粉加入到混合物中，搅拌混合5分钟～10分钟后再加入粉煤灰、胶黏剂和软木粒，继续搅拌混合10分钟～25分钟后加入剩余的泡沫铁粉。
进一步的，步骤IV中，颗粒状的粒径为8目～20目。
本发明的优点是：本发明的材料中添加有发泡树脂，发泡树脂作为有机聚合物，除具有较大的孔隙度和较低密度外，还具有一定的粘性，在提高摩擦片材料的气孔率的同时又不会降低材料的弹性；添加改性碳化硅，碳化硅微粉经偶联剂改性后，可以降低其表面活性，提高其在材料中的分散性和流动性，提高材料的质地均匀性；本发明制备的增加摩擦片气孔率的材料具有气孔率适中，耐磨性好的特点，将其添加到摩擦片中可以起到很好的降噪效果，且该材料制备方法简单，生产成本低，适合工业化生产。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法
增加摩擦片气孔率的材料原料组成：
发泡树脂30kg、改性碳化硅12kg、粉煤灰3kg、轮胎粉12kg、胶黏剂3kg、泡沫铁粉8kg和软木粒1kg。
发泡树脂的制备方法为：
步骤S01，按重量份数称取原料，包括水性聚氨酯35份、水20份、发泡剂4份、十二烷基硫酸钠5份、聚醚消泡剂0.5份、聚丙烯乳液2份；
步骤S02，将水性聚氨酯加入到水中，搅拌混合5分钟，加入聚丙烯乳液，搅拌混合3分钟；
步骤S03，依次加入十二烷基硫酸钠、发泡剂和消泡剂，搅拌混合，得到发泡树脂。
改性碳化硅的制备方法为：
将硅烷偶联剂与无水乙醇以质量比为4:100在容器中混合均匀，加入碳化硅微粉，碳化硅微粉的加入量与硅烷偶联剂的质量比为20:1，于50℃水浴中搅拌20分钟后烘干，得到改性碳化硅。
本发明增加摩擦片气孔率的材料的制备方法，步骤如下：
步骤I，按其重量份称取发泡树脂、改性碳化硅、粉煤灰、轮胎粉、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒；
步骤II，将发泡树脂、改性碳化硅和轮胎粉放入混料机中进行加热搅拌混合，混合5分钟后，将1/2泡沫铁粉加入到混合物中，搅拌混合5分钟后再加入粉煤灰、胶黏剂和软木粒，继续搅拌混合10分钟后加入剩余的泡沫铁粉，继续加热搅拌得到混合料；
步骤III，将混合料投入到热压机模具中，在热压温度为180℃，压力为5MPa条件下，保持2分钟，泄压出模；
步骤IV，将步骤III得到的材料粉碎，过8目和20目筛子，得到粒径为8目～20目的增加摩擦片气孔率的材料。
实施例2
一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法
增加摩擦片气孔率的材料原料组成：
发泡树脂37kg、改性碳化硅5kg、粉煤灰6kg、轮胎粉15kg、胶黏剂7kg、泡沫铁粉3kg和软木粒4kg。
发泡树脂的制备方法为：
步骤S01，按重量份数称取原料，包括水性聚氨酯30份、水25份、发泡剂1份、十二烷基硫酸钠3份、聚醚消泡剂0.8份、聚丙烯乳液1.0份；
步骤S02，将水性聚氨酯加入到水中，搅拌混合20分钟，加入聚丙烯乳液，搅拌混合5分钟；
步骤S03，依次加入十二烷基硫酸钠、发泡剂和消泡剂，搅拌混合，得到发泡树脂。
改性碳化硅的制备方法为：
将硅烷偶联剂与无水乙醇以质量比为2:100在容器中混合均匀，加入碳化硅微粉，碳化硅微粉的加入量与硅烷偶联剂的质量比为25:1，于55℃水浴中搅拌30分钟烘干，得到改性碳化硅。
本发明增加摩擦片气孔率的材料的制备方法，步骤如下：
步骤I，按其重量份称取发泡树脂、改性碳化硅、粉煤灰、轮胎粉、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒；
步骤II，将发泡树脂、改性碳化硅和轮胎粉放入混料机中进行加热搅拌混合，混合10分钟后，将1/2泡沫铁粉加入到混合物中，搅拌混合10分钟后再加入粉煤灰、胶黏剂和软木粒，继续搅拌混合15分钟后加入剩余的泡沫铁粉，继续加热搅拌得到混合料；
步骤III，将混合料投入到热压机模具中，在热压温度为190℃，压力为10MPa条件下，保持6分钟，泄压出模；
步骤IV，将步骤III得到的材料粉碎，过8目和20目筛子，得到粒径为8目～20目的增加摩擦片气孔率的材料。
实施例3
一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法
增加摩擦片气孔率的材料原料组成：
发泡树脂40kg、改性碳化硅10kg、粉煤灰8kg、轮胎粉13kg、胶黏剂6kg、泡沫铁粉7kg和软木粒3kg。
发泡树脂的制备方法为：
步骤S01，按重量份数称取原料，包括水性聚氨酯40份、水30份、发泡剂8份、十二烷基硫酸钠6份、聚醚消泡剂1.0份、聚丙烯乳液0.5份；
步骤S02，将水性聚氨酯加入到水中，搅拌混合10分钟，加入聚丙烯乳液，搅拌混合4分钟；
步骤S03，依次加入十二烷基硫酸钠、发泡剂和消泡剂，搅拌混合，得到发泡树脂。
改性碳化硅的制备方法为：
将硅烷偶联剂与无水乙醇以质量比为5:100在容器中混合均匀，加入碳化硅微粉，碳化硅微粉的加入量与硅烷偶联剂的质量比为30:1，于60℃水浴中搅拌10分钟后烘干，得到改性碳化硅。
本发明增加摩擦片气孔率的材料的制备方法，步骤如下：
步骤I，按其重量份称取发泡树脂、改性碳化硅、粉煤灰、轮胎粉、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒；
步骤II，将发泡树脂、改性碳化硅和轮胎粉放入混料机中进行加热搅拌混合，混合15分钟后，将1/2泡沫铁粉加入到混合物中，搅拌混合10分钟后再加入粉煤灰、胶黏剂和软木粒，继续搅拌混合20分钟后加入剩余的泡沫铁粉，继续加热搅拌得到混合料；
步骤III，将混合料投入到热压机模具中，在热压温度为200℃，压力为7MPa条件下，保持5分钟，泄压出模；
步骤IV，将步骤III得到的材料粉碎，过8目和20目筛子，得到粒径为8目～20目的增加摩擦片气孔率的材料。
实施例4
一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法
增加摩擦片气孔率的材料原料组成：
发泡树脂50kg、改性碳化硅8kg、粉煤灰12kg、轮胎粉8kg、胶黏剂10kg、泡沫铁粉5kg和软木粒2kg。
发泡树脂的制备方法为：
步骤S01，按重量份数称取原料，包括水性聚氨酯35份、水30份、发泡剂8份、十二烷基硫酸钠6份、聚醚消泡剂1份、聚丙烯乳液0.5份；
步骤S02，将水性聚氨酯加入到水中，搅拌混合15分钟，加入聚丙烯乳液，搅拌混合3分钟；
步骤S03，依次加入十二烷基硫酸钠、发泡剂和消泡剂，搅拌混合，得到发泡树脂。
改性碳化硅的制备方法为：
将硅烷偶联剂与无水乙醇以质量比为3:100在容器中混合均匀，加入碳化硅微粉，于58℃水浴中搅40分钟后烘干，得到改性碳化硅，碳化硅微粉的加入量与硅烷偶联剂的质量比为22:1。
本发明增加摩擦片气孔率的材料的制备方法，步骤如下：
步骤I，按其重量份称取发泡树脂、改性碳化硅、粉煤灰、轮胎粉、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒；
步骤II，将发泡树脂、改性碳化硅和轮胎粉放入混料机中进行加热搅拌混合，混合20分钟后，将1/2泡沫铁粉加入到混合物中，搅拌混合3分钟后再加入粉煤灰、胶黏剂和软木粒，继续搅拌混合8分钟后加入剩余的泡沫铁粉，继续加热搅拌得到混合料；
步骤III，将混合料投入到热压机模具中，在热压温度为195℃，压力为8MPa条件下，保持8分钟，泄压出模；
步骤IV，将步骤III得到的材料粉碎，过8目和20目筛子，得到粒径为8目～20目的增加摩擦片气孔率的材料。
实施例5
一种增加摩擦片气孔率的材料及其制备方法
增加摩擦片气孔率的材料原料组成：
发泡树脂42kg、改性碳化硅15kg、粉煤灰9kg、轮胎粉20kg、胶黏剂5kg、泡沫铁粉10kg和软木粒5kg。
发泡树脂的制备方法为：
步骤S01，按重量份数称取原料，包括水性聚氨酯35份、水15份、发泡剂3份、十二烷基硫酸钠4份、聚醚消泡剂0.8份、聚丙烯乳液1.5份；
步骤S02，将水性聚氨酯加入到水中，搅拌混合8分钟，加入聚丙烯乳液，搅拌混合6分钟；
步骤S03，依次加入十二烷基硫酸钠、发泡剂和消泡剂，搅拌混合，得到发泡树脂。
改性碳化硅的制备方法为：
将硅烷偶联剂与无水乙醇以质量比为4:100在容器中混合均匀，加入碳化硅微粉，于45℃水浴中搅拌15分钟后烘干，得到改性碳化硅，碳化硅微粉的加入量与硅烷偶联剂的质量比为28:1。
本发明增加摩擦片气孔率的材料的制备方法，步骤如下：
步骤I，按其重量份称取发泡树脂、改性碳化硅、粉煤灰、轮胎粉、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒；
步骤II，将发泡树脂、改性碳化硅和轮胎粉放入混料机中进行加热搅拌混合，混合15分钟后，将1/2泡沫铁粉加入到混合物中，搅拌混合6分钟后再加入粉煤灰、胶黏剂和软木粒，继续搅拌混合15分钟后加入剩余的泡沫铁粉，继续加热搅拌得到混合料；
步骤III，将混合料投入到热压机模具中，在热压温度为185℃，压力为6MPa条件下，保持10分钟，泄压出模；
步骤IV，将步骤III得到的材料粉碎，过8目和20目筛子，得到粒径为8目～20目的增加摩擦片气孔率的材料。
实验例
在制备摩擦片的生产中，添加本发明实施例1～5制备的增加摩擦片气孔率的材料，不添加本实施例材料的摩擦片为对比例，测定制备的摩擦片的性能，结果如表1所示。
表1.摩擦片的性能测试结果
| 材料种类 | 摩擦系数 | 摩擦磨损率 | 气孔率 | 硬度(HRL) |
| 实施例1 | 0.62 | 0.23 | 18.5％ | 88 |
| 实施例2 | 0.55 | 0.16 | 19.6％ | 96 |
| 实施例3 | 0.68 | 0.11 | 21.4％ | 84 |
| 实施例4 | 0.48 | 0.35 | 20.7％ | 83 |
| 实施例5 | 0.43 | 0.49 | 17.6％ | 89 |
| 对比例 | 0.29 | 0.68 | ＜15％ | 90 |
实验结果表明，本发明实施例1～5制备的增加摩擦片气孔率的材料的摩擦系数在0.43～0.68的范围之内，摩擦磨损率在0.11～0.49，气孔率在17.6％～21.4％的范围之内，硬度在83～96的范围之内。添加本发明实施例1～5制备材料的摩擦片与未添加的对比例摩擦片相比，摩擦系数有了一定提高，硬度稍有降低，而气孔率大大提高。由此可以看出，本发明制备的增加摩擦片气孔率材料可以明显提高摩擦片的气孔率，降低摩擦片的噪音现象，在一定程度上提高摩擦片的摩擦系数，降低磨损率，并且制备方法简单，生产工艺流程易操作，适合大规模推广。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，制备所述增加摩擦片气孔率的材料的原料按其重量份包括：发泡树脂30份～50份、改性碳化硅5份～15份、粉煤灰3份～12份、轮胎粉8份～20份、胶黏剂3份～10份、泡沫铁粉3份～10份和软木粒1份～5份；其中所述轮胎粉为废旧轮胎的胎胶面除去帘子午线，粉碎加工而成，粒径为10目～20目；所述胶黏剂为环氧树脂胶黏剂；具体制备步骤为：
步骤I，称取所述重量份的发泡树脂、改性碳化硅、粉煤灰、轮胎粉、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒；
步骤II，将发泡树脂、改性碳化硅和轮胎粉放入混料机中进行加热搅拌混合，混合5分钟～15分钟后加入粉煤灰、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒，继续加热搅拌得到混合料；所述粉煤灰、胶黏剂、泡沫铁粉和软木粒的加入过程为：先将1/2泡沫铁粉加入到混合物中，搅拌混合5分钟～10分钟后再加入粉煤灰、胶黏剂和软木粒，继续搅拌混合10分钟～30分钟后加入剩余的泡沫铁粉；
步骤III，将混合料投入到热压机模具中，在热压温度为180℃～200℃，压力为5MPa～10MPa条件下，保持2分钟～6分钟，泄压出模；
步骤IV，将步骤III得到的材料粉碎成颗粒状，得到增加摩擦片气孔率的材料。
2.根据权利要求1所述的增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，制备所述增加摩擦片气孔率的材料的原料按其重量份包括：发泡树脂37份～42份、改性碳化硅8份～12份、粉煤灰6份～9份、轮胎粉12份～15份、胶黏剂5份～7份和泡沫铁粉5份～8份、软木粒2份～4份。
3.根据权利要求1所述的增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，制备所述增加摩擦片气孔率的材料的原料按其重量份包括：发泡树脂40份、改性碳化硅10份、粉煤灰8份、轮胎粉13份、胶黏剂6份、泡沫铁粉7份和软木粒3份。
4.根据权利要求1所述的增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，所述发泡树脂的制备方法为：
步骤S01，按重量份数称取原料，包括水性聚氨酯30份～40份、水20份～30份、发泡剂1份～8份、十二烷基硫酸钠3份～6份、聚醚消泡剂0.5份～1份、聚丙烯乳液0.5份～2份；
步骤S02，将所述重量份的水性聚氨酯加入到水中，搅拌混合5分钟～20分钟，加入所述重量份的聚丙烯乳液，搅拌混合3分钟～5分钟；
步骤S03，依次加入所述重量份的十二烷基硫酸钠、发泡剂和消泡剂，搅拌混合，得到发泡树脂。
5.根据权利要求4所述的增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，制备所述发泡树脂的原料按其重量份包括：水性聚氨酯35份、水25份、发泡剂5份、十二烷基硫酸钠4份、聚醚消泡剂0.7份和聚丙烯乳液1.2份。
6.根据权利要求1所述的增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，所述改性碳化硅的制备方法为：将硅烷偶联剂与无水乙醇以质量比为2～5:100在容器中混合均匀，加入碳化硅微粉，于50℃～60℃水浴中搅拌均匀后烘干，得到改性碳化硅。
7.根据权利要求6所述的增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，所述碳化硅微粉的加入量与硅烷偶联剂的质量比为20～30:1。
8.根据权利要求1所述的增加摩擦片气孔率的材料，其特征在于，步骤IV中，所述增加摩擦片气孔率的材料的粒径为8目～20目。
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