CN110273952A - 少铜无石棉有机摩擦材料及制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及少铜无石棉有机摩擦材料，其由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～15份，填充材料45～55份，纤维材料20～30份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5～15份，其中纤维材料中包含纳米硼纤维或玄武岩纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5%。本发明在摩擦材料配方中降低紫铜和黄铜的用量并严选加入金属成分为钛、铝和耐热硬铝，有机纤维中包含纳米硼纤维或玄武岩纤维，提高了制品的冲击韧性，保持摩擦材料稳定的摩擦系数，制动过程柔和，平稳舒适，又能够克服市售高铜有机摩擦材料在高速和低温工况下的摩擦系数不稳定缺陷，有效降低对摩擦对偶的攻击性。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料技术领域，特别是涉及一种少铜无石棉有机摩擦材料及制品。
背景技术
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料，按类型分包括有机摩擦材料、粉末冶金摩擦和纸基摩擦材料等。其中，有机摩擦材料主要由三大类组成构成，有黏结剂、填料和纤维增强材料。
市面含铜有机摩擦材料的主要成分一般是酚醛树脂、纤维材料、填充材料及以黄铜和紫铜为主的金属材料，黄铜和紫铜含量较高，他们拥有良好的导热系数、高温摩擦稳定性、热衰退性、耐磨损，但是受欧洲、美国的法律法规的约束，铜的使用受到禁止，开发铜含量少于5％的配方成了摩擦材料厂家的紧急课题。同时，这类有机摩擦材料在高速和低温工况下表现出的摩擦系数会相对地降低不少，而摩擦系数的不稳定容易导致驾驶事故。
发明内容
本发明目的在于提供一种少铜无石棉有机摩擦材料，能够克服市售高铜有机摩擦材料在高速和低温工况下的摩擦系数不稳定的缺陷，并可有效降低对摩擦对偶的攻击性。
本发明采用的技术解决方案是：
少铜无石棉有机摩擦材料，由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～15份，填充材料45～55份，纤维材料20～30份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5～15份，其中纤维材料中包含0～2.5份的纳米硼纤维或0.5～10份的玄武岩纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5％。
优选地，该摩擦材料由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～12份，填充材料48～53份，纤维材料24～27份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5～10份，其中纤维材料中包含0～2.5份的纳米硼纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5％。
优选地，该摩擦材料由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～12份，填充材料48～53份，纤维材料24.5～28份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5.5～12份，其中纤维材料中包含0.5～7.0份的玄武岩纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5％。
优选地，所述粘结材料为酚醛树脂或改性酚醛树脂。
优选地，所述改性酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂或橡胶改性酚醛树脂。
优选地，酸碱调节材料为氢氧化钙、石膏粉、石灰、纯碱、消石灰中的一种或多种组合。
优选地，所述填充材料由有机填料和无机填料组成，所述有机填料为丁腈橡胶、聚四氟乙烯和腰果壳油摩擦粉中的一种或多种组合，所述无机填料为云母、石墨、金属硫化物、碳酸钙、沉淀硫酸钡、氧化铝、氧化锆和硅酸锆中的一种或多种组合。
优选地，所述纤维材料由有机纤维和无机纤维组成，所述无机纤维为钛酸钾纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或多种组合。
本发明还提供一种无石棉有机摩擦制品，包括基材、粘结层及由上述有机摩擦材料制成的摩擦层。
本发明的有益效果：本发明在摩擦材料配方中降低紫铜和黄铜的用量并严选加入金属成分为钛、铝和耐热硬铝，并且有机纤维中包含纳米硼纤维或玄武岩纤维，提高了制品的冲击韧性，能够保持摩擦材料稳定的摩擦系数，制动过程柔和，平稳舒适，在不增加刹车磨损量的同时又能够克服市售高铜有机摩擦材料在高速和低温工况下的摩擦系数不稳定的缺陷，并可有效降低对摩擦对偶的攻击性。
具体实施方式
本发明提供一种无石棉有机摩擦制品，包括基材、粘结层及由少铜无石棉有机摩擦材料制成的摩擦层，少铜无石棉有机摩擦材料，由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～15份，填充材料45～55份，纤维材料20～30份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5～15份，其中纤维材料中包含0～2.5份的纳米硼纤维或0.5～10份的玄武岩纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5％。
其中，所述粘结材料为酚醛树脂或改性酚醛树脂，而改性酚醛树脂优选为腰果壳油改性酚醛树脂或橡胶改性酚醛树脂。腰果壳油的主要成分为含有不饱和长链的酚化物，可部分替代酚醛树脂的原料苯酚，从而在纯酚醛树脂分子结构中引入长链，以改善纯酚醛树脂的硬脆性，可使摩擦材料制品硬度降低、冲击强度提高，制品柔顺性好、耐磨性好，并且与橡胶相容性好。
其中，所述填充材料由有机填料和无机填料组成，所述有机填料为丁腈橡胶、聚四氟乙烯和腰果壳油摩擦粉中的一种或多种组合，所述无机填料为云母、石墨、金属硫化物、碳酸钙、沉淀硫酸钡、氧化铝、氧化锆和硅酸锆中的一种或多种组合。有机填料在摩擦材料中可起到降低了制品的硬度和模量，提高了制品的冲击韧性，改善摩擦系数的稳定性，减少制动噪音的作用。
优选地，所述纤维材料由有机纤维和无机纤维组成，所述无机纤维为钛酸钾纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或多种组合，陶瓷纤维主要采用普通硅酸铝纤维和多晶莫来石纤维，陶瓷纤维具有强度高、抗热冲击性好、耐化学腐蚀等特点，是一种理想的高温材料，并且气孔率高，气孔孔径和比表面积大。
其中，酸碱调节材料为氢氧化钙、石膏粉、石灰、纯碱、消石灰中的一种或多种组合。
关于包含纳米硼纤维的少铜无石棉有机摩擦材料：
提出以下几个具体实施例，并给出了4个对比例，具体分别参见表一。
表一：本发明少铜无石棉有机摩擦材料实施例1-4及对比例1-4具体配方
分别将表1中示出的每个配方，利用搅拌机将用于摩擦材料的各个组份混合10min，获得混合均匀的摩擦材料混合物，随后将摩擦材料混合物在160℃的温度下和16Mpa的压力下加压5秒，然后排气5秒，循环5次，得到压制成型的产品，然后将压制成型的产品在190℃的温度下热处理2小时，最后将热处理后的产品喷涂保护漆，在160℃的温度下固化20min。
接着分别按照JASO C406-2000轿车制动装置的台架试验方法进行第二、三、四效能和低温效能的制动效率测试，并分别按照JASO C427-2009汽车部件-鼓式刹车片以及盘式刹车片-台架的摩损试验方法进行刹车片和刹车盘的平均磨损量试验，测试结果见表二。
表二：本发明少铜无石棉有机摩擦材料实施例1-4及对比例1-4测试结果
根据测试结果可知，本发明在摩擦材料配方中降低紫铜和黄铜的用量并严选加入金属成分为钛、铝和耐热硬铝，并且有机纤维中包含0-2.5份的纳米硼纤维，能够克服市售高铜有机摩擦材料在高速和低温工况下的摩擦系数不稳定的缺陷，同时提高耐磨性并可有效降低对摩擦对偶的攻击性。
关于包含玄武岩纤维的少铜无石棉有机摩擦材料：
提出以下几个具体实施例，并再给出了1个对比例，具体分别参见表三。
分别将表三中示出的每个配方，利用搅拌机将用于摩擦材料的各个组份混合10min，获得混合均匀的摩擦材料混合物，随后将摩擦材料混合物在160℃的温度下和16Mpa的压力下加压5秒，然后排气5秒，循环5次，得到压制成型的产品，然后将压制成型的产品在190℃的温度下热处理2小时，最后将热处理后的产品喷涂保护漆，在160℃的温度下固化20min。
表三：本发明少铜无石棉有机摩擦材料实施例5-10及对比例4-5具体配方
表四：本发明少铜无石棉有机摩擦材料实施例5-10及对比例4-5测试结果
分别按照JASO C406-2000轿车制动装置的台架试验方法进行第二、三、四效能和低温效能的制动效率测试，并分别按照JASO C427-2009汽车部件-鼓式刹车片以及盘式刹车片-台架的摩损试验方法进行刹车片和刹车盘的平均磨损量试验，测试结果见表四。
根据测试结果可知，本发明在摩擦材料配方中降低紫铜和黄铜的用量并严选加入金属成分为钛、铝和耐热硬铝，并且有机纤维中包含玄武岩纤维，能够保持摩擦材料稳定的摩擦系数，制动过程柔和，平稳舒适，在不增加刹车磨损量的同时又能够克服市售高铜有机摩擦材料在高速和低温工况下的摩擦系数不稳定的缺陷，有效降低对摩擦对偶的攻击性。
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (9)
1.少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～15份，填充材料45～55份，纤维材料20～30份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5～15份，其中纤维材料中包含0～2.5份的纳米硼纤维或0.5～10份的玄武岩纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5%。
2.根据权利要求1所述的少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～12份，填充材料48～53份，纤维材料24～27份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5～10份，其中纤维材料中包含0～2.5份的纳米硼纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5%。
3.根据权利要求1所述的少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～12份，填充材料48～53份，纤维材料24.5～28份，酸碱调节材料2～4份，金属纤维或金属粉末5.5～12份，其中纤维材料中包含0.5～7.0份的玄武岩纤维，金属纤维或金属粉末为钛、铝、耐热硬铝、紫铜和黄铜中的一种或多种组合，且含铜量少于5%。
4.根据权利要求1所述的少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，所述粘结材料为酚醛树脂或改性酚醛树脂。
5.根据权利要求2所述的少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂或橡胶改性酚醛树脂。
6.根据权利要求1所述的少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，所述酸碱调节材料为氢氧化钙、石膏粉、石灰、纯碱、消石灰中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，所述填充材料由有机填料和无机填料组成，所述有机填料为丁腈橡胶、聚四氟乙烯和腰果壳油摩擦粉中的一种或多种组合，所述无机填料为云母、石墨、金属硫化物、碳酸钙、沉淀硫酸钡、氧化铝、氧化锆和硅酸锆中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的少铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，所述纤维材料由有机纤维和无机纤维组成，所述无机纤维为钛酸钾纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或多种组合。
9.少铜无石棉有机摩擦制品，其特征在于，包括基材、粘结层及由如权利要求1至8任一项所述的有机摩擦材料制成的摩擦层。
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