CN110628171A - 一种摩擦材料、高寿命摩擦衬片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摩擦材料、高寿命摩擦衬片及其制备方法。一种摩擦材料，以重量份计，包括如下原料：玄武岩纤维5‑8份、钢纤维10‑15份、复合矿物纤维5‑6份、丁腈改性酚醛树脂6‑10份、粉末丁腈橡胶3‑8份、石墨5‑9份、沉淀硫酸钡10‑15份、芳纶浆粕2‑5份、钛酸盐片晶2‑5份、轻质碳酸钙9‑15份、氧化镁7‑12份、煅烧氧化铝3‑6份、紫铜纤维5‑8份、硫化亚铁5‑9份、萤石9‑12份。通过合理设置各组分含量，使各组分之间产生协同作用，当上述组分配比在一起用于摩擦衬片时，通过装车测试和验证，摩擦衬片使用寿命达到12万公里以上，并且摩擦衬片完整、无掉边掉角、无脱层、无烧焦现象。

Description

一种摩擦材料、高寿命摩擦衬片及其制备方法

技术领域

本发明涉及刹车材料领域，具体涉及一种摩擦材料、高寿命摩擦衬片及其制备方法。

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，它主要应用于各种设备的制动器、离合器及摩擦传动装置中的制动材料，使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。摩擦材料的主体复合成分为粘结剂、增强纤维和摩擦性能调节剂，增强纤维主要使摩擦材料具有一定的强度和韧性，摩擦性能调节剂包括增磨材料和减磨材料，用于调节摩擦材料的摩擦性能，粘结剂用于将摩擦材料的各组分粘合成一个整体，摩擦材料还可能包含有用于改善其他性能的填料等。

盘形制动摩擦副由制动盘与摩擦衬片组成，摩擦制动的原理决定了制动盘和摩擦衬片在制动过程中会不断产生磨损，当磨损达到一定程度时就必须更换新的制动盘和摩擦衬片。摩擦衬片一般由钢背、粘结层和摩擦体构成，摩擦体是由摩擦材料压制而成的部分，由于摩擦作用，摩擦体会逐渐被磨损。频繁地更换摩擦衬片会为用户带来不便以及心理上的不安全感，尤其是在客车的整个生命周期内，摩擦衬片的费用对运营成本有比较大的影响，因此提高摩擦衬片的寿命具有重大的现实意义。目前摩擦衬片的寿命在5-7万公里，最多行驶超过8万公里时摩擦衬片就必须要进行更换了，越来越多的用户需要具有更高寿命的摩擦衬片。

如中国专利文献(CN102585262A)公开了一种摩擦材料，包括粘结剂、增强材料、摩擦性能调节剂和填料，粘结剂为复合改性酚醛树脂，增强材料为陶瓷纤维和芳纶纤维，摩擦性能调节剂包括二硫化钼、云母、石墨、三氧化二铝、氧化铁、氧化镁，填料为硫酸钡、钛酸钾和蛭石粉。采用上述配方的摩擦材料制得的摩擦衬片，摩擦系数稳定、产品损耗小，使用过程中制动舒适，无噪音产生，使用寿命达7万公里以上。目前没有摩擦衬片能保证寿命在10万公里以上，并且不伤制动盘，这为摩擦材料的研发带来挑战。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的摩擦衬片使用寿命无法达到10万公里以上的缺陷，从而提供一种摩擦材料、高寿命摩擦衬片及其制备方法。

一种摩擦材料，以重量份计，包括如下原料：玄武岩纤维5-8份、钢纤维10-15份、复合矿物纤维5-6份、丁腈改性酚醛树脂6-10份、粉末丁腈橡胶3-8份、石墨5-9份、沉淀硫酸钡10-15份、芳纶浆粕2-5份、钛酸盐片晶2-5份、轻质碳酸钙9-15份、氧化镁7-12份、煅烧氧化铝3-6份、紫铜纤维5-8份、硫化亚铁5-9份、萤石9-12份。

进一步地，以重量份计，包括如下原料：玄武岩纤维5份、钢纤维10份、复合矿物纤维5份、丁腈改性酚醛树脂7份、粉末丁腈橡胶4份、石墨6份、沉淀硫酸钡10份、芳纶浆粕2份、钛酸盐片晶7份、轻质碳酸钙9份、氧化镁7份、煅烧氧化铝3份、紫铜纤维8份、硫化亚铁5份、萤石12份。

一种高寿命摩擦衬片，包括上述的摩擦材料。

一种上述高寿命摩擦衬片的制备方法，包括：

将所述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石混合均匀得到混合料；

将所述混合料与钢背置于模具中进行压制，得到毛坯；

将所述毛坯加热固化，得到所述高寿命摩擦衬片。

进一步地，在得到混合料的步骤中，包括：

将所述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡混合均匀，得到混合料A；

将所述芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石混合均匀得到混合料B；

将所述混合料A和混合料B混合均匀，得到所述混合料。

进一步地，在得到所述混合料A的步骤中，混合时间为5-10min；在得到所述混合料B的步骤中，混合时间为5-10min；在得到所述混合料的步骤中，混合时间为10-20min。

进一步地，在得到毛坯的步骤中，包括：

将所述钢背进行抛丸，并在所述钢背上喷涂钢背胶，晾干；

将所述混合料置于模具中，并将所述钢背喷涂有钢背胶的一面朝向所述混合料放置于所述模具上，热压成型。

进一步地，在得到毛坯的步骤中，压制温度为155-160℃，压制压力为9-12MPa，压制时间为300-500s。

进一步地，在将所述毛坯加热固化的步骤中，加热温度为220-240℃，固化时间为7-9h。

本发明技术方案，具有如下优点：本发明提供的摩擦材料以玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、芳纶浆粕、紫铜纤维为增强材料，以丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶为粘结剂，以石墨为减磨材料，以钛酸盐片晶、煅烧氧化铝、萤石为增磨材料，以沉淀硫酸钡、轻质碳酸钙、氧化镁、硫化亚铁为填料，通过合理设置各组分含量，使各组分之间产生协同作用，当上述组分配比在一起用于摩擦衬片时，实现了以下有益效果：1.摩擦性能符合《QC/T239-2015商用车辆行车制动器技术要求及台架试验方法》标准；2.磨损量小，总磨损量≤65g；3.摩擦副制动力矩稳定，达到额定制动力矩22000N·m，额定压力1.0MPa，速度稳定性好，耐热性好，衰退率低；4.制动盘磨损正常，制动盘表面无明显的刮伤和裂纹，制动盘疲劳裂纹满足技术要求，并且只生成极少的粉尘，汽车轮毂美观；5.摩擦衬片通过装车测试和验证，使用寿命达到12万公里以上，并且结果证明，此高寿命摩擦衬片完整、无掉边掉角、无脱层、无烧焦现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实验例中1-5测量点位置示意图。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

一种摩擦材料，由以下原料组成：玄武岩纤维5kg、钢纤维10kg、复合矿物纤维5kg、丁腈改性酚醛树脂7kg、粉末丁腈橡胶4kg、石墨6kg、沉淀硫酸钡10kg、芳纶浆粕2kg、钛酸盐片晶7kg、轻质碳酸钙9kg、氧化镁7kg、煅烧氧化铝3kg、紫铜纤维8kg、硫化亚铁5kg、萤石12kg。

一种高寿命摩擦衬片，制备方法如下：

(1)分别取上述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡，混合8min，得到混合料A；

(2)分别取上述芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石，混合8min，得到混合料B；

(3)将步骤(1)得到的混合料A和步骤(2)得到的混合料B混合15min，得到混合料；

(4)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干；

(5)将步骤(3)得到的混合料置于模具中，并将步骤(4)得到的钢背喷涂有钢背胶的一面朝向混合料放置于模具上，在压制温度为160℃，压制压力为10MPa的条件下压制300s，得到毛坯；

(6)将步骤(5)得到的毛坯加热至220℃，固化8h，得到高寿命摩擦衬片成品。

实施例2

一种摩擦材料，由以下原料组成：玄武岩纤维8kg、钢纤维11kg、复合矿物纤维5kg、丁腈改性酚醛树脂6kg、粉末丁腈橡胶5kg、石墨7kg、沉淀硫酸钡15kg、芳纶浆粕4kg、钛酸盐片晶5kg、轻质碳酸钙10kg、氧化镁8kg、煅烧氧化铝6kg、紫铜纤维7kg、硫化亚铁9kg、萤石9kg。

一种高寿命摩擦衬片，制备方法如下：

(1)分别取上述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡，混合5min，得到混合料A；

(2)分别取上述芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石，混合10min，得到混合料B；

(3)将步骤(1)得到的混合料A和步骤(2)得到的混合料B混合15min，得到混合料；

(4)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干；

(5)将步骤(3)得到的混合料置于模具中，并将步骤(4)得到的钢背喷涂有钢背胶的一面朝向混合料放置于模具上，在压制温度为157℃，压制压力为10MPa的条件下压制400s，得到毛坯；

(6)将步骤(5)得到的毛坯加热至220℃，固化9h，得到高寿命摩擦衬片成品。

实施例3

一种摩擦材料，由以下原料组成：玄武岩纤维6kg、钢纤维15kg、复合矿物纤维6kg、丁腈改性酚醛树脂9kg、粉末丁腈橡胶8kg、石墨8kg、沉淀硫酸钡10kg、芳纶浆粕3kg、钛酸盐片晶6kg、轻质碳酸钙15kg、氧化镁10kg、煅烧氧化铝4kg、紫铜纤维8kg、硫化亚铁6kg、萤石10kg。

一种高寿命摩擦衬片，制备方法如下：

(1)分别取上述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡，混合7min，得到混合料A；

(2)分别取上述芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石，混合6min，得到混合料B；

(3)将步骤(1)得到的混合料A和步骤(2)得到的混合料B混合10min，得到混合料；

(4)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干；

(5)将步骤(3)得到的混合料置于模具中，并将步骤(4)得到的钢背喷涂有钢背胶的一面朝向混合料放置于模具上，在压制温度为158℃，压制压力为12MPa的条件下压制400s，得到毛坯；

(6)将步骤(5)得到的毛坯加热至240℃，固化7h，得到高寿命摩擦衬片成品。

实施例4

一种摩擦材料，由以下原料组成：玄武岩纤维7kg、钢纤维11kg、复合矿物纤维5kg、丁腈改性酚醛树脂7kg、粉末丁腈橡胶3kg、石墨5kg、沉淀硫酸钡11kg、芳纶浆粕5kg、钛酸盐片晶8kg、轻质碳酸钙12kg、氧化镁10kg、煅烧氧化铝5kg、紫铜纤维5kg、硫化亚铁7kg、萤石11kg。

一种高寿命摩擦衬片，制备方法如下：

(1)分别取上述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡，混合9min，得到混合料A；

(2)分别取上述芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石，混合9min，得到混合料B；

(3)将步骤(1)得到的混合料A和步骤(2)得到的混合料B混合10min，得到混合料；

(4)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干；

(5)将步骤(3)得到的混合料置于模具中，并将步骤(4)得到的钢背喷涂有钢背胶的一面朝向混合料放置于模具上，在压制温度为160℃，压制压力为9MPa的条件下压制300s，得到毛坯；

(6)将步骤(5)得到的毛坯加热至230℃，固化8h，得到高寿命摩擦衬片成品。

实施例5

一种摩擦材料，由以下原料组成：玄武岩纤维5kg、钢纤维14kg、复合矿物纤维6kg、丁腈改性酚醛树脂10kg、粉末丁腈橡胶6kg、石墨9kg、沉淀硫酸钡12kg、芳纶浆粕3kg、钛酸盐片晶6kg、轻质碳酸钙13kg、氧化镁12kg、煅烧氧化铝6kg、紫铜纤维6kg、硫化亚铁9kg、萤石12kg。

一种高寿命摩擦衬片，制备方法如下：

(1)分别取上述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡，混合10min，得到混合料A；

(2)分别取上述芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石，混合5min，得到混合料B；

(3)将步骤(1)得到的混合料A和步骤(2)得到的混合料B混合20min，得到混合料；

(4)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干；

(5)将步骤(3)得到的混合料置于模具中，并将步骤(4)得到的钢背喷涂有钢背胶的一面朝向混合料放置于模具上，在压制温度为155℃，压制压力为10MPa的条件下压制500s，得到毛坯；

(6)将步骤(5)得到的毛坯加热至220℃，固化9h，得到高寿命摩擦衬片成品。

实施例1-5中高寿命摩擦衬片成品的性能

实施例1-5中高寿命摩擦衬片成品的物理性能指标如表1所示。

表1实施例1-5中高寿命摩擦衬片成品的物理性能指标

实施例1-5中高寿命摩擦衬片成品的以下试验测试项目均符合《QC/T239-2015商用车辆行车制动器技术要求及台架试验方法》的相应要求：1第一次效能；2第一次常温效能；3第二次效能；4第一次衰退恢复；5第三次效能；6第二次衰退；7第二次常温效能；8第四次效能；9制动噪声；10制动器检查。

使用实施例1-5中高寿命摩擦衬片成品，效能试验制动力矩满足额定力矩要求，额定制动力矩22000N·m，额定压力1.0MPa，速度稳定性好，耐热性好，衰退率低。

使用实施例1-5中高寿命摩擦衬片成品，通过磨损试验测得总磨损量≤65g，只生成极少的粉尘，汽车轮毂美观。

实施例1-5中高寿命摩擦衬片成品已通过装车测试和验证，成品使用寿命均达到12万公里以上，且测试结果证明，高寿命摩擦衬片成品与制动盘配合良好，制动盘表面无明显的刮伤和裂纹，高寿命摩擦衬片完整、无掉边掉角、无脱层、无烧焦现象。

实验例高寿命摩擦衬片磨损试验

对实施例1中的高寿命摩擦衬片成品进行磨损试验，具体参照《QC/T239-2015商用车辆行车制动器技术要求及台架试验方法》进行。检验条件如下：制动初速度：50km/h；制动减速度：3m/s2；制动初温：100℃、200℃、300℃、400℃；制动次数：每一温度段制动200次。每一温度段制动试验结束后，测量1-5测量点处的高寿命摩擦衬片厚度(参见图1)，并计算平均磨损量。分别记录试验前和试验后的摩擦衬片质量，计算磨损量。以上测量均对内片和外片分别进行，内片指摩擦衬片靠近制动缸侧的部分，外片为摩擦衬片远离制动缸侧的部分。磨损试验检测结果如表2和表3所示。

表2高寿命摩擦衬片成品质量磨损记录

测量对象	试验前质量(g)	试验后质量(g)	磨损量(g)
				内片	2631.8	2607.4	24.4
外片	2639.8	2615.9	23.9

表3高寿命摩擦衬片成品厚度磨损记录

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种摩擦材料，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：玄武岩纤维5-8份、钢纤维10-15份、复合矿物纤维5-6份、丁腈改性酚醛树脂6-10份、粉末丁腈橡胶3-8份、石墨5-9份、沉淀硫酸钡10-15份、芳纶浆粕2-5份、钛酸盐片晶2-5份、轻质碳酸钙9-15份、氧化镁7-12份、煅烧氧化铝3-6份、紫铜纤维5-8份、硫化亚铁5-9份、萤石9-12份。

2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：玄武岩纤维5份、钢纤维10份、复合矿物纤维5份、丁腈改性酚醛树脂7份、粉末丁腈橡胶4份、石墨6份、沉淀硫酸钡10份、芳纶浆粕2份、钛酸盐片晶7份、轻质碳酸钙9份、氧化镁7份、煅烧氧化铝3份、紫铜纤维8份、硫化亚铁5份、萤石12份。

3.一种高寿命摩擦衬片，其特征在于，包括权利要求1或2所述的摩擦材料。

4.一种权利要求3所述的高寿命摩擦衬片的制备方法，其特征在于，包括：

将所述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石混合均匀得到混合料；

将所述混合料与钢背置于模具中进行压制，得到毛坯；

将所述毛坯加热固化，得到所述高寿命摩擦衬片。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在得到混合料的步骤中，包括：

将所述玄武岩纤维、钢纤维、复合矿物纤维、丁腈改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石墨、沉淀硫酸钡混合均匀，得到混合料A；

将所述芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、氧化镁、煅烧氧化铝、紫铜纤维、硫化亚铁、萤石混合均匀得到混合料B；

将所述混合料A和混合料B混合均匀，得到所述混合料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在得到所述混合料A的步骤中，混合时间为5-10min；在得到所述混合料B的步骤中，混合时间为5-10min；在得到所述混合料的步骤中，混合时间为10-20min。

7.根据权利要求4-6任一所述的制备方法，其特征在于，在得到毛坯的步骤中，包括：

将所述钢背进行抛丸，并在所述钢背上喷涂钢背胶，晾干；

将所述混合料置于模具中，并将所述钢背喷涂有钢背胶的一面朝向所述混合料放置于所述模具上，热压成型。

8.根据权利要求4-7任一所述的制备方法，其特征在于，在得到毛坯的步骤中，压制温度为155-160℃，压制压力为9-12MPa，压制时间为300-500s。

9.根据权利要求4-8任一所述的制备方法，其特征在于，在将所述毛坯加热固化的步骤中，加热温度为220-240℃，固化时间为7-9h。