CN110594324A - 一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料及制备方法，以含磷超支化聚硅氧烷强化酚醛树脂为胶粘剂，通过采用干法热压成型工艺制备。以含磷超支化聚硅氧烷强化树脂基摩擦材料的摩擦性能和力学性能，通过硅氧烷的柔性作用和端位官能团的反应性，一方面提高填料和增强材料与树脂之间的界面结合性，另一方面，含磷超支化聚硅氧烷强作为一种柔性的软质颗粒，不仅能实现对树脂进行增韧增强，提高树脂的韧性而抑制其断裂，同时可赋予树脂一定的阻尼性而抑制噪音；以其为强化剂，可制备得到一种低噪音、高耐磨、阻燃型的摩擦材料，可以制作为刹车片用于汽车、摩托车等机动车辆的制动系统，具有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术及机动车辆刹车摩擦材料技术领域，涉及一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料及制备方法。
背景技术
随着社会的进步和道路条件的改善，汽车的运行速度越来越快，人们对车辆的安全性、舒适性提出了更高的要求，对摩擦材料的要求不再仅仅是安全可靠，而且提出了低噪声、耐磨性好、刹车平稳、不伤盘及环保等更高的要求。刹车片等摩擦材料作为汽车耗材，具有非常广阔的市场。但是，目前刹车片所使用的摩擦材料主要采用石棉、钢纤维、树脂等多种原料制成，存在硬度高、噪声大、热衰退严重、伤对偶盘、易在磨损表面形成碳化膜等问题，致使刹车片磨损快、易老化断裂、使用寿命短、刹车性能差，尤其在频繁刹车或紧急刹车状态下，刹车片的摩擦面容易产生金属转移及咬合现象,导致刹车片离合的灵敏度下降，不能满足高性能摩擦材料的需求。分析其原因主要是树脂的阻燃性不高、金属添加量大以及界面粘结性差所致。
专利CN 110081107 A涉及一种摩擦材料、采用摩擦材料制备的制动片及制备方法，该摩擦材料的组成为：粘结剂7～15份，无机纤维5～20份，有机调节剂2～7份，增摩剂5.5～15份，减磨剂7～20份，填料6～20份，防锈处理的钢纤维5～40份，防锈处理的铁粉5～15份。发明人在该发明中使用大量的金属纤维和粉末，一方面可以有效提高材料的导热及散热性能，但另一方面大量的金属材料的存在会使摩擦面存在金属转移及咬合现象，产生巨大的噪声，使摩擦的材料的可靠性降低。专利CN 105526286A涉及一种摩擦材料及摩擦片及其摩擦片制备方法，该摩擦材料的组成为：100重量份的泡沫铁粉，7～17重量份的粘结剂，11～35重量份的润滑剂。在该发明中，发明人设计的泡沫铁粉具有密度低、不热衰退、噪音低及耐磨性好的特征。但是泡沫铁粉以纯铁为原材料，经过粉碎、磁选、风选、级配、混料后，进行高温发泡，制备工艺繁琐，对设备要求高。
常用的机动车刹车片摩擦材料存在导热系数低、热稳定性差、噪音高和不耐高温等缺点，且其制备过程繁琐，对设备要求较高。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料及制备方法，选择酚醛树脂和含磷超支化聚硅氧烷作为粘结剂，钢纤维、芳纶浆粕和复合矿物纤维作为增强纤维，摩擦性能调节剂有鳞片石墨、重晶石、蛭石、硫化锑、硅藻土和英石等作为筛选材料。其制备工艺简单、成本低廉，所得材料具有制动平稳、噪音低、抗磨性高、阻燃性好等特点，可以制作为刹车片用于汽车、摩托车等机动车辆的制动系统，具有非常广阔的应用前景。解决常用的机动车刹车片摩擦材料存在导热系数低、热稳定性差、噪音高和不耐高温等缺点，且其制备过程繁琐，对设备要求较高的问题。
技术方案
一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料，其特征在于组份为：质量含量为25～30％的粘结剂含磷超支化聚硅氧烷强化的酚醛树脂，质量含量为25～30％的增强纤维，质量含量为20～30％的摩擦系数调节剂和质量含量为15～25％的填料；各组分的质量百分比之和为100％；所述增强纤维包括钢纤维、芳纶浆粕或复合矿物纤维；所述摩擦系数调节剂包括鳞片石墨、氧化铝、MoS2、硫化锑、Fe粉或英石砂；所述填料包括重晶石、蛭石、硅藻土、硫酸钡或硅灰石。
所述含磷超支化聚硅氧烷强化的酚醛树脂是以酚醛树脂和含磷超支化聚硅氧烷以100:1～10的质量比进行复配而成。
所述含磷超支化聚硅氧烷的结构式为：
一种制备所述低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料的方法，其特征在于采用干法热压成型工艺制备，步骤如下：
步骤1：将脱模剂均匀涂在热压机模板的模腔内；
步骤2：将质量含量为25～30％的粘结剂含磷超支化聚硅氧烷强化的酚醛树脂，质量含量为25～30％的增强纤维，质量含量为20～30％的摩擦系数调节剂和质量含量为15～25％的填料；放入搅拌机进行混合；
步骤3：将混好的料倒入模腔内，调整热压机的温度为140～180℃，压力为20～30Mpa进行压制；
开始压制时将排气排尽。
所述步骤3，在开始压制时的60s之间排气2-3次。
有益效果
本发明提出的一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料及制备方法，以含磷超支化聚硅氧烷强化酚醛树脂为胶粘剂，通过采用干法热压成型工艺制备。以含磷超支化聚硅氧烷强化树脂基摩擦材料的摩擦性能和力学性能，通过硅氧烷的柔性作用和端位官能团的反应性，一方面提高填料和增强材料与树脂之间的界面结合性，另一方面，含磷超支化聚硅氧烷强作为一种柔性的软质颗粒，不仅能实现对树脂进行增韧增强，提高树脂的韧性而抑制其断裂，同时可赋予树脂一定的阻尼性而抑制噪音；而且，由于其中P、N与硅元素的协同效应，可以赋予树脂良好的阻燃性；更重要的是，这种超支化聚硅氧烷具有良好的耐高低温性，不仅可以提高树脂的耐热性，而且可提高树脂在低温下的使用性能，因此，以其为强化剂，可制备得到一种低噪音、高耐磨、阻燃型的摩擦材料，可以制作为刹车片用于汽车、摩托车等机动车辆的制动系统，具有非常广阔的应用前景。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述：
所述一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料的工艺如下：配料-热压-热处理-切割。
(一)、配料
该摩擦材料所使用的粘结剂是以酚醛树脂和含磷超支化聚硅氧烷以100:1～10质量比进行复配而成，其在摩擦材料中的质量含量为25～30％；以钢纤维、芳纶浆粕和复合矿物纤维作为增强纤维，其质量含量为25～30％；以鳞片石墨、氧化铝、MoS2、硫化锑、Fe粉、英石砂等作为摩擦系数调节剂，其质量含量为20～30％；以重晶石、蛭石、硅藻土、硫酸钡、硅灰石等作为填料，其质量含量为15～25％。所有原料混合均匀，通过采用干法热压成型工艺制备而成。
(二)、热压
作业前检查温度是否在140～180℃范围内，压力表的数值是否在20～30MPa范围之内；打开热压机取出模板，将脱模剂均匀涂在模腔内,按等份比例放入搅拌机进行混合,再将混好的料倒入模腔内，开始压制；合理的在前60s之间排气2-3次,看气体是否排尽，如坯体还有膨胀，需接着继续排气直到气体排完为止；将产品取出后，剔除产品衬片边的废边，目测产品有无缺边、缺角、裂纹、分层、起泡、砂眼、敲音检查内部起泡等现象；无异样为合格品，将产品有序摆放在周转箱内。
(三)、热处理
将产品有序摆放在网格上，放入烘箱内；关闭烘箱门，将排气阀“开”的位置上；接通电源，启动风机，开启加热开关，运行程序。
(四)、切割
将切割机调整到要求的间距，固定好定位；将去掉毛角的毛坯衬片靠在定位上，开通电源切割；切割后的衬片,检验尺寸。
实施实例1：
酚醛树脂和含磷超支化聚硅氧烷以100:5质量比进行复配制成胶黏剂，控制其在摩擦材料中的质量含量为30％；以钢纤维作为增强纤维，其质量含量为25％；以鳞片石墨作为摩擦系数调节剂，其质量含量为20％；以重晶石作为填料，其质量含量为25％。
所述增强纤维还可以采用芳纶浆粕或复合矿物纤维。
所述摩擦系数调节剂还可以采用氧化铝、MoS2、硫化锑、Fe粉或英石砂。
所述填料还可以采用蛭石、硅藻土、硫酸钡或硅灰石。
然后进行热压操作：作业前调控温度是在160℃范围内，压力表的数值是否在25MPa范围之内；打开热压机取出模板，将脱模剂均匀涂在模腔内,按等份比例放入搅拌机进行混合,再将混好的料倒入模腔内，开始压制；在压制开始后的前60s之间排气2-3次,看气体是否排尽，如坯体还有膨胀，需接着继续排气直到气体排完为止；将产品取出后，剔除产品衬片边的废边，目测产品有无缺边、缺角、裂纹、分层、起泡、砂眼、敲音检查内部起泡等现象；无异样为合格品，将产品有序摆放在周转箱内。
热压完成后进行热处理：将产品有序摆放在网格上，放入烘箱内；关闭烘箱门，将排气阀“开”的位置上；接通电源，启动风机，开启加热开关，运行程序。最后进行切割：将切割机调整到要求的间距，固定好定位；将去掉毛角的毛坯衬片靠在定位上，开通电源切割；切割后的衬片,检验尺寸。
实施实例2：
酚醛树脂和含磷超支化聚硅氧烷以100:10质量比进行复配制成胶黏剂，控制其在摩擦材料中的质量含量为25％；以芳纶浆粕作为增强纤维，其质量含量为25％；以氧化铝作为摩擦系数调节剂，其质量含量为25％；以蛭石作为填料，其质量含量为25％。
所述增强纤维还可以采用钢纤维或复合矿物纤维。
所述摩擦系数调节剂还可以采用鳞片石墨、MoS2、硫化锑、Fe粉或英石砂。
所述填料还可以采用重晶石、硅藻土、硫酸钡或硅灰石。
之后进行热压操作：作业前调控温度是在180℃，压力表的数值在25MPa；打开热压机取出模板，将脱模剂均匀涂在模腔内，按等份比例放入搅拌机进行混合,再将混好的料倒入模腔内，开始压制；在前60s之间排气2-3次,看气体是否排尽，如坯体还有膨胀，需接着继续排气直到气体排完为止；将产品取出后，剔除产品衬片边的废边，目测产品有无缺边、缺角、裂纹、分层、起泡、砂眼、敲音检查内部起泡等现象；无异样为合格品，将产品有序摆放在周转箱内。
热压完成后进行热处理：将产品有序摆放在网格上，放入烘箱内；关闭烘箱门，将排气阀“开”的位置上；接通电源，启动风机，开启加热开关，运行程序。最后进行切割：将切割机调整到要求的间距，固定好定位；将去掉毛角的毛坯衬片靠在定位上，开通电源切割；切割后的衬片,检验尺寸。
实施实例3：
酚醛树脂和含磷超支化聚硅氧烷以100:10质量比进行复配制成胶黏剂，控制其在摩擦材料中的质量含量为25％；以复合矿物纤维作为增强纤维，其质量含量为25％；以硫化锑作为摩擦系数调节剂，其质量含量为25％；以硅藻土作为填料，其质量含量为25％。
所述增强纤维还可以采用钢纤维或芳纶浆粕。
所述摩擦系数调节剂还可以采用鳞片石墨、MoS2、氧化铝、Fe粉或英石砂。
所述填料还可以采用重晶石、蛭石、硫酸钡或硅灰石。
之后进行热压操作：作业前调控温度是在180℃，压力表的数值在25MPa；打开热压机取出模板，将脱模剂均匀涂在模腔内，按等份比例放入搅拌机进行混合,再将混好的料倒入模腔内，开始压制；在前60s之间排气2-3次,看气体是否排尽，如坯体还有膨胀，需接着继续排气直到气体排完为止；将产品取出后，剔除产品衬片边的废边，目测产品有无缺边、缺角、裂纹、分层、起泡、砂眼、敲音检查内部起泡等现象；无异样为合格品，将产品有序摆放在周转箱内。
热压完成后进行热处理：将产品有序摆放在网格上，放入烘箱内；关闭烘箱门，将排气阀“开”的位置上；接通电源，启动风机，开启加热开关，运行程序。最后进行切割：将切割机调整到要求的间距，固定好定位；将去掉毛角的毛坯衬片靠在定位上，开通电源切割；切割后的衬片,检验尺寸。
Claims (5)
1.一种低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料，其特征在于组份为：质量含量为25～30％的粘结剂含磷超支化聚硅氧烷强化的酚醛树脂，质量含量为25～30％的增强纤维，质量含量为20～30％的摩擦系数调节剂和质量含量为15～25％的填料；各组分的质量百分比之和为100％；所述增强纤维包括钢纤维、芳纶浆粕或复合矿物纤维；所述摩擦系数调节剂包括鳞片石墨、氧化铝、MoS2、硫化锑、Fe粉或英石砂；所述填料包括重晶石、蛭石、硅藻土、硫酸钡或硅灰石。
2.根据权利要求1所述低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料，其特征在于：所述含磷超支化聚硅氧烷强化的酚醛树脂是以酚醛树脂和含磷超支化聚硅氧烷以100:1～10的质量比进行复配而成。
3.根据权利要求2所述低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料，其特征在于：所述含磷超支化聚硅氧烷的结构式为：
4.一种制备权利要求1～3所述任一项低噪音高耐磨阻燃型摩擦材料的方法，其特征在于采用干法热压成型工艺制备，步骤如下：
步骤1：将脱模剂均匀涂在热压机模板的模腔内；
步骤2：将质量含量为25～30％的粘结剂含磷超支化聚硅氧烷强化的酚醛树脂，质量含量为25～30％的增强纤维，质量含量为20～30％的摩擦系数调节剂和质量含量为15～25％的填料；放入搅拌机进行混合；
步骤3：将混好的料倒入模腔内，调整热压机的温度为140～180℃，压力为20～30Mpa进行压制；
开始压制时将排气排尽。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤3，在开始压制时的60s之间排气2-3次。
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