CN110628216A - 一种摩擦材料、摩擦衬片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摩擦材料、摩擦衬片及其制备方法。一种摩擦材料，以重量份数计，包括如下原料：陶瓷微珠2‑4份、钢纤维8‑12份、复合矿物纤维5‑7份、双马来酰胺树脂6‑10份、橡胶弹性颗粒3‑7份、颗粒石墨5‑9份、氟化钙5‑9份、芳纶浆粕2‑5份、钛酸盐片晶3‑7份、轻质碳酸钙5‑10份、碳化硅3‑7份、煅烧氧化铝3‑6份、紫铜纤维10‑16份、紫铜粉6‑10份、硫化亚铁3‑7份、煅烧石油焦炭5‑8份、锆英砂8‑10份。通过合理设置各组分含量，使各组分之间产生协同作用，当用于摩擦衬片时，实现了以下有益效果：本发明摩擦衬片额定制动力矩27000N·m，额定压力1.0MPa，长下坡路段展现出优异的耐热性能，摩擦系数变化小，与制动盘、制动器组成的制动系统具有高而稳定的制动力矩，适用于重型卡车使用。
Description
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、摩擦衬片及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，公路货运业发展迅速，仅重型卡车的市场保有量就已达640万台以上。然而，与重型卡车有关的恶性事故时有发生，造成了重大的生命和财产损失。据不完全统计，刹车失灵引起的重型卡车事故占了近3成，是引起重型卡车事故的重要原因之一，如何解决重型卡车刹车失灵的问题值得深思。
众所周知，因为公路货运市场激烈的竞争，为保证盈利，卡车运营者需要卡车装得更多、跑得更快，来获得更高的运营效率，目前重卡的核定总重已达49吨，车速普遍在80公里/小时。在需要长时间频繁刹车的路段，尤其是长下坡路段，长时间频繁刹车使摩擦衬片和制动盘摩擦产生巨大的热量，导致摩擦衬片容易出现热衰减，从而造成刹车失灵，引起事故。能够及时稳定的刹住车，就需要制动系统具有高而稳定的制动力矩，需要摩擦衬片具有高摩擦系数及很强的耐高温性能。
摩擦衬片一般由钢背、粘结层和摩擦块构成，摩擦块主要是由摩擦材料压制而成的部分，摩擦材料性能的好坏直接影响摩擦衬片的制动性能。中国专利文献(CN104613113A)公开了一种硅烷偶联剂改性人造石墨树脂基摩擦衬片，通过硅烷偶联剂对人造石墨表面改性，改善人造石墨的表面物理和化学特性，以提高数之和纤维及填料的结合力，降低热衰退带来的负面影响，改善摩擦稳定性。其中，制备硅烷偶联剂改性人造石墨的工艺耗时，需要配置硅烷偶联剂溶液、搅拌40-60min使其水解，再滴加到人造石墨中，搅拌，然后再高温干燥150-200min，为摩擦材料的制备带来不便。
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无法实现高而稳定的制动力矩，对重型卡车的安全性造成隐患的缺陷，从而提供一种摩擦材料、摩擦衬片及其制备方法。
一种摩擦材料，以重量份数计，包括如下原料：陶瓷微珠2-4份、钢纤维8-12份、复合矿物纤维5-7份、双马来酰胺树脂6-10份、橡胶弹性颗粒3-7份、颗粒石墨5-9份、氟化钙5-9份、芳纶浆粕2-5份、钛酸盐片晶3-7份、轻质碳酸钙5-10份、碳化硅3-7份、煅烧氧化铝3-6份、紫铜纤维10-16份、紫铜粉6-10份、硫化亚铁3-7份、煅烧石油焦炭5-8份、锆英砂8-10份。
进一步地，以重量份计，包括如下原料：陶瓷微珠2份、钢纤维8份、复合矿物纤维5份、双马来酰胺树脂7份、橡胶弹性颗粒4份、颗粒石墨6份、氟化钙7份、芳纶浆粕2份、钛酸盐片晶6份、轻质碳酸钙7份、碳化硅3份、煅烧氧化铝5份、紫铜纤维12份、紫铜粉7份、硫化亚铁3份、煅烧石油焦炭6份、锆英砂10份。
上述的摩擦材料在制备重型卡车摩擦衬片中的应用。
一种摩擦衬片，包括上述的摩擦材料。
进一步地，所述的摩擦衬片的制备方法，包括：将所述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒、颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅、煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂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，得到所述摩擦衬片。
进一步地，在得到混合料的步骤中，包括：
将所述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒混合均匀，得到混合料A；
将所述颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅混合均匀得到混合料B；
煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂混合均匀得到混合料C；
将所述混合料A、混合料B和混合料C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4-8min；在得到所述混合料B的步骤中，混合时间为4-8min；在得到所述混合料C的步骤中，混合时间为4-8min；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，晾干或烘干；
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165-170℃，压制压力为12-14MPa，压制时间为500-800s。
进一步地，在将所述毛坯加热固化的步骤中，加热温度为230-260℃，固化时间为8-10h。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的摩擦材料配方以钢纤维、复合矿物纤维、芳纶浆粕、紫铜纤维为增强材料，以双马来酰亚胺树脂和橡胶弹性颗粒为粘结剂，以陶瓷微珠、氟化钙、钛酸盐片晶、碳化硅、煅烧氧化铝为增磨材料，以颗粒石墨为减磨材料，以轻质碳酸钙、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂为填料，其中，多种纤维配合时使摩擦材料加工成型时韧性最佳，双马来酰亚胺树脂具有优良的耐热性，和橡胶弹性颗粒共同作为粘结剂，在高温条件下仍具有优异的粘合性能，采用以上几种增磨材料相互配合使摩擦衬片具有高摩擦系数，并且摩擦衬片在制动过程中高温时摩擦系数稳定，引入上述填料进一步改善摩擦材料的性能，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.本发明提供的摩擦衬片具有高摩擦系数和很强的耐高温性能，在制动过程中摩擦系数不剧烈下降，稳定性好；
2.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；
3.摩擦性能符合《QC/T 239-2015商用车辆行车制动器技术要求及台架试验方法》标准；
4.磨损量小，总磨损量≤100g；
5.本发明摩擦衬片额定制动力矩27000N·m，额定压力1.0MPa，长下坡路段展现出优异的耐热性能，摩擦系数变化小，与制动盘组成的制动系统具有高而稳定的制动力矩，适用于重型卡车使用，提高制动安全性；
6.摩擦衬片通过装车测试和验证，使用寿命达到10万公里以上，并且结果证明，在平路及长下坡路段皆展现出高而稳定的摩擦性能和高耐热性，摩擦衬片完整、无脱层、无烧焦现象。
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：陶瓷微珠2kg、钢纤维8kg、复合矿物纤维5kg、双马来酰胺树脂7kg、橡胶弹性颗粒4kg、颗粒石墨6kg、氟化钙7kg、芳纶浆粕2kg、钛酸盐片晶6kg、轻质碳酸钙7kg、碳化硅3kg、煅烧氧化铝5kg、紫铜纤维12kg、紫铜粉7kg、硫化亚铁3kg、煅烧石油焦炭6kg、锆英砂10kg。
一种摩擦衬片，制备方法如下：
(1)分别取上述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒，混合4min，得到混合料A；
(2)分别取上述颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅，混合8min，得到混合料B；
(3)分别取上述煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂，混合7min，得到混合料C；
(4)将步骤(1)得到的混合料A、步骤(2)得到的混合料B、步骤(3)得到的混合料C、所述混合料A、混合料B和混合料C混合15min，得到混合料；
(5)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干或烘干；
(6)将步骤(4)得到的混合料置于模具中，并将步骤(5)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170℃，压制压力为12MPa的条件下压制500s，得到毛坯；
(7)将步骤(6)得到的毛坯加热至260℃，固化10h，得到摩擦衬片成品。
实施例2
一种摩擦材料，由以下原料组成：陶瓷微珠2kg、钢纤维10kg、复合矿物纤维7kg、双马来酰胺树脂6kg、橡胶弹性颗粒4kg、颗粒石墨5kg、氟化钙5kg、芳纶浆粕5kg、钛酸盐片晶7kg、轻质碳酸钙10kg、碳化硅7kg、煅烧氧化铝6kg、紫铜纤维11kg、紫铜粉6kg、硫化亚铁7kg、煅烧石油焦炭5kg、锆英砂10kg。
一种摩擦衬片，制备方法如下：
(1)分别取上述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒，混合8min，得到混合料A；
(2)分别取上述颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅，混合4min，得到混合料B；
(3)分别取上述煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂，混合7min，得到混合料C；
(4)将步骤(1)得到的混合料A、步骤(2)得到的混合料B、步骤(3)得到的混合料C、所述混合料A、混合料B和混合料C混合10min，得到混合料；
(5)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干或烘干；
(6)将步骤(4)得到的混合料置于模具中，并将步骤(5)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165℃，压制压力为13MPa的条件下压制600s，得到毛坯；
(7)将步骤(6)得到的毛坯加热至240℃，固化9h，得到摩擦衬片成品。
实施例3
一种摩擦材料，由以下原料组成：陶瓷微珠3kg、钢纤维9kg、复合矿物纤维6kg、双马来酰胺树脂8kg、橡胶弹性颗粒5kg、颗粒石墨6kg、氟化钙6kg、芳纶浆粕4kg、钛酸盐片晶7kg、轻质碳酸钙5kg、碳化硅3kg、煅烧氧化铝6kg、紫铜纤维12kg、紫铜粉7kg、硫化亚铁6kg、煅烧石油焦炭6kg、锆英砂8kg。
一种摩擦衬片，制备方法如下：
(1)分别取上述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒，混合5min，得到混合料A；
(2)分别取上述颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅，混合5min，得到混合料B；
(3)分别取上述煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂，混合4min，得到混合料C；
(4)将步骤(1)得到的混合料A、步骤(2)得到的混合料B、步骤(3)得到的混合料C、所述混合料A、混合料B和混合料C混合10min，得到混合料；
(5)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干或烘干；
(6)将步骤(4)得到的混合料置于模具中，并将步骤(5)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168℃，压制压力为14MPa的条件下压制700s，得到毛坯；
(7)将步骤(6)得到的毛坯加热至250℃，固化9h，得到摩擦衬片成品。
实施例4
一种摩擦材料，由以下原料组成：陶瓷微珠4kg、钢纤维8kg、复合矿物纤维7kg、双马来酰胺树脂10kg、橡胶弹性颗粒7kg、颗粒石墨7kg、氟化钙7kg、芳纶浆粕3kg、钛酸盐片晶3kg、轻质碳酸钙8kg、碳化硅4kg、煅烧氧化铝3kg、紫铜纤维16kg、紫铜粉9kg、硫化亚铁4kg、煅烧石油焦炭7kg、锆英砂9kg。
一种摩擦衬片，制备方法如下：
(1)分别取上述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒，混合6min，得到混合料A；
(2)分别取上述颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅，混合5min，得到混合料B；
(3)分别取上述煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂，混合8min，得到混合料C；
(4)将步骤(1)得到的混合料A、步骤(2)得到的混合料B、步骤(3)得到的混合料C、所述混合料A、混合料B和混合料C混合20min，得到混合料；
(5)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干或烘干；
(6)将步骤(4)得到的混合料置于模具中，并将步骤(5)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168℃，压制压力为13MPa的条件下压制800s，得到毛坯；
(7)将步骤(6)得到的毛坯加热至230℃，固化10h，得到摩擦衬片成品。
实施例5
一种摩擦材料，由以下原料组成：陶瓷微珠2kg、钢纤维12kg、复合矿物纤维5kg、双马来酰胺树脂9kg、橡胶弹性颗粒3kg、颗粒石墨9kg、氟化钙9kg、芳纶浆粕2kg、钛酸盐片晶6kg、轻质碳酸钙6kg、碳化硅5kg、煅烧氧化铝5kg、紫铜纤维10kg、紫铜粉10kg、硫化亚铁3kg、煅烧石油焦炭8kg、锆英砂9kg。
一种摩擦衬片，制备方法如下：
(1)分别取上述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒，混合6min，得到混合料A；
(2)分别取上述颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅，混合7min，得到混合料B；
(3)分别取上述煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂，混合5min，得到混合料C；
(4)将步骤(1)得到的混合料A、步骤(2)得到的混合料B、步骤(3)得到的混合料C、所述混合料A、混合料B和混合料C混合20min，得到混合料；
(5)取钢背进行抛丸，并在钢背上喷涂钢背胶，晾干或烘干；
(6)将步骤(4)得到的混合料置于模具中，并将步骤(5)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170℃，压制压力为12MPa的条件下压制800s，得到毛坯；
(7)将步骤(6)得到的毛坯加热至230℃，固化8h，得到摩擦衬片成品。
实施例1-5中摩擦衬片成品的性能
实施例1-5中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中摩擦衬片成品的物理性能指标
实施例1-5中摩擦衬片成品的以下试验测试项目均符合《QC/T 239-2015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27000N·m，额定压力1.0MPa，制动力矩高且稳定，在制动过程中高温时摩擦系数变化小，长下坡路段具有优异的耐热性能，制动力矩稳定。
使用实施例1-5中摩擦衬片成品，通过磨损试验测得总磨损量≤100g。
实施例1-5中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10万公里以上，且测试结果证明，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，摩擦衬片完整、无脱层、无烧焦现象。
对实施例1中的摩擦衬片成品进行磨损试验，具体参照《QC/T 239-2015商用车辆行车制动器技术要求及台架试验方法》进行。分别对厚度磨损和质量磨损进行统计，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所示。
表2磨损试验结果
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 (10)
1.一种摩擦材料，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料：陶瓷微珠2-4份、钢纤维8-12份、复合矿物纤维5-7份、双马来酰胺树脂6-10份、橡胶弹性颗粒3-7份、颗粒石墨5-9份、氟化钙5-9份、芳纶浆粕2-5份、钛酸盐片晶3-7份、轻质碳酸钙5-10份、碳化硅3-7份、煅烧氧化铝3-6份、紫铜纤维10-16份、紫铜粉6-10份、硫化亚铁3-7份、煅烧石油焦炭5-8份、锆英砂8-10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：陶瓷微珠2份、钢纤维8份、复合矿物纤维5份、双马来酰胺树脂7份、橡胶弹性颗粒4份、颗粒石墨6份、氟化钙7份、芳纶浆粕2份、钛酸盐片晶6份、轻质碳酸钙7份、碳化硅3份、煅烧氧化铝5份、紫铜纤维12份、紫铜粉7份、硫化亚铁3份、煅烧石油焦炭6份、锆英砂10份。
3.权利要求1或2所述的摩擦材料在制备重型卡车摩擦衬片中的应用。
4.一种摩擦衬片，其特征在于，包括权利要求1或2所述的摩擦材料。
5.一种权利要求4所述的摩擦衬片的制备方法，其特征在于，包括：将所述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒、颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅、煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂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，得到所述摩擦衬片。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在得到混合料的步骤中，包括：
将所述陶瓷微珠、钢纤维、复合矿物纤维、双马来酰胺树脂、橡胶弹性颗粒混合均匀，得到混合料A；
将所述颗粒石墨、氟化钙、芳纶浆粕、钛酸盐片晶、轻质碳酸钙、碳化硅混合均匀得到混合料B；
煅烧氧化铝、紫铜纤维、紫铜粉、硫化亚铁、煅烧石油焦炭、锆英砂混合均匀得到混合料C；
将所述混合料A、混合料B和混合料C混合均匀，得到所述混合料。
7.根据权利要求6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4-8min；在得到所述混合料B的步骤中，混合时间为4-8min；在得到所述混合料C的步骤中，混合时间为4-8min；在得到所述混合料的步骤中，混合时间为10-20min。
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，包括：
将所述钢背进行抛丸，并在所述钢背上喷涂钢背胶，晾干或烘干；
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。
9.根据权利要求4-8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165-170℃，压制压力为12-14MPa，压制时间为500-800s。
10.根据权利要求4-9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230-260℃，固化时间为8-10h。
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