CN112940448B - 一种憎水摩擦材料、刹车片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种憎水摩擦材料，以憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，所述憎水摩擦材料包括以下组分及质量百分数：憎水粘结剂4～12％、憎水填料10～20％、钢纤维11～20％、二氧化钛3～7％、土状石墨4～11％、石榴石粉4～8％、硫化钨1～3％、重晶石21～61％。本发明的憎水摩擦材料具有较好的疏水性，可有效抑制摩擦材料遇水后系数降低；采用本发明的憎水摩擦材料制备的刹车片，摩擦系数稳定，保证车辆涉水后制动的安全性。本发明还提供一种刹车片的制备方法，工艺简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片技术领域，具体涉及一种憎水摩擦材料、刹车片及制备方法。
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。摩擦材料应用于刹车片上主要通过摩擦来达到制动的作用。因此，摩擦材料是制动装置上的关键性部件，其性能的优劣决定了刹车片的制动性能的优劣，即摩擦材料是保证车辆制动安全的关键部件，因此摩擦材料需要满足各种制动工况下的性能要求。
但是，现有的制动片，在某些非常规路况下，如雨雪天气或车辆涉水后，制动片摩擦材料表面会存在一层水膜，使制动片制动时的摩擦系数降低，增加了制动距离，降低了车辆制动的安全性。
发明内容
针对现有技术中的不足与缺陷，本发明提供一种憎水摩擦材料、刹车片及制备方法，用于解决刹车片遇水后摩擦系数降低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种憎水摩擦材料，以所述憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，所述憎水摩擦材料包括以下原料组分及质量百分数：
于本发明的一实施例中，所述憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂，所述有机硅改性的酚醛树脂在160℃下的流动距离为12～36mm，凝胶化时间为22～48s。
于本发明的一实施例中，所述憎水填料为聚四氟乙烯粉、硅橡胶粉和聚丙烯粉的一种或多种组合；其中，所述聚四氟乙烯粉的粒径为0.2～7.6μm，所述硅橡胶粉的粒径为0.5～7.9μm，所述聚丙烯粉的粒径为0.2～6.5μm。
进一步地，所述憎水填料为聚四氟乙烯粉、硅橡胶粉和聚丙烯粉组合物；其中，所述聚四氟乙烯粉的质量占所述憎水填料质量的20～30％，所述硅橡胶粉的质量占所述憎水填料质量的40～45％，所述聚丙烯粉的质量占所述憎水填料质量的30～40％。
更进一步地，所述钢纤维的纤维长度为1.00～2.25mm；所述二氧化钛的粒度为325～600目；所述硫化钨的粒度为325～500目；所述土状石墨的粒度为80～120目；所述石榴石粉的粒度为325～500目；所述重晶石的粒度为325～500目。
本发明的第二个方面是提供一种刹车片，包括钢背和摩擦块，其中所述摩擦块由本发明中的憎水摩擦材料制得。
本发明的第三个方面是提供一种刹车片的制备方法，包括以下步骤：
将所述憎水摩擦材料的各原料组分按照配比混合搅拌均匀；
将搅拌均匀的混合料倒入模具型腔中，加入垫层料、钢背，热压成型；
对热压成型后的产品进行后处理；
在经过后处理的产品的摩擦材料表面喷涂憎水剂。
于本发明的一实施例中，热压成型时，加入的所述垫层料的质量为所述憎水摩擦材料的原料总质量的8％。热压成型时的温度为150～170℃，压力为300～450kg/cm2，压制时间为5～7min。
于本发明的一实施例中，热压成型后的后处理包括：
磨削，将热压成型脱模后的半成品采用圆磨机磨削至平行度为±0.13mm，平面度为±0.1mm；
钢背喷涂，采用静电喷涂工艺，喷涂设备转速为700rpm，喷涂温度为175℃。
于本发明的一实施例中，喷涂憎水剂时均匀喷洒在刹车片摩擦材料的表面，憎水剂的喷涂质量为所述憎水摩擦材料原料总质量的1～1.5％。
进一步地，憎水剂为硅烷憎水剂。
更进一步地，硅烷憎水剂选自异丁烯三乙氧基硅烷、异辛烯三乙氧基硅烷和正辛烯三乙氧基硅烷中的一种或多种，其中，硅烷憎水剂中硅烷的含量>98.5％。
如上所述，本发明公开一种憎水摩擦材料，采用憎水粘结剂、憎水填料使摩擦材料具有较好憎水效果；钢纤维具有较好的增强效果；土状石墨及硫化钨为减摩材料，且土状石墨具有优异的高温性能和良好的导电导热性能，一定量的土状石墨可以提高摩擦界面热量传递能力和润滑能力，降低局部过热导致的衰退，提高制动寿命；金属硫化物的润滑效果较好；二氧化钛、石榴石粉为增摩材料；本发明采用憎水粘结剂、憎水填料与增摩填料、减摩填料及空间填料相结合，并优化各原料之间的比例，使各原料发挥最优的效果，各原料之间达到较好的协同作用，使摩擦材料具备憎水性，改善摩擦材料遇水后的摩擦系数降低的问题。并且在刹车片制备过程中，对刹车片的摩擦材料表面均匀喷涂憎水剂，可有效抑制摩擦材料遇水后摩擦系数降低，从而保证车辆涉水后的制动安全性。
采用本发明的憎水摩擦材料制备的刹车片不仅摩擦系数稳定、磨损量适宜、噪音低，且车辆涉水后制动片系数不降低，提高了制动安全性。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1显示为本发明中刹车片的制备方法流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
本发明提供的憎水摩擦材料，以憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，包括以下组分及质量百分数：憎水粘结剂4～12％、憎水填料10～20％、钢纤维11～20％、二氧化钛3～7％、土状石墨4～11％、石榴石粉4～8％、硫化钨1～3％、重晶石21～61％。
其中，憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂；憎水填料为聚四氟乙烯粉、硅橡胶粉和聚丙烯粉的一种或多种组合，聚四氟乙烯粉的粒径为0.2～7.6μm，硅橡胶粉的粒径为0.5～7.9μm，聚丙烯粉的粒径为0.2～6.5μm；钢纤维的纤维长度为1.00～2.25mm；二氧化钛的粒度为325～600目；硫化钨的粒度为325～500目；土状石墨的粒度为80～120目；石榴石粉的粒度为325～500目；重晶石的粒度为325～500目。
请参阅附图1，本发明提供的包含上述憎水摩擦材料的刹车片的制备方法，包括以下步骤：
S1、将憎水摩擦材料的各原料组分按照配比混合并搅拌均匀；
S2、将搅拌均匀的混合料倒入模具型腔中，加入垫层料、钢背，热压成型；
S3、对热压成型后的产品进行后处理；
S4、在经过后处理的产品的摩擦材料表面喷涂憎水剂。
具体的，步骤S2中，热压成型时加入的垫层料的质量为摩擦材料的原料总质量的8％；其中，垫层料为树脂、岩棉纤维、凹凸棒土、白云石等原材料的混合物，主要起粘接摩擦材料和钢背的作用。
在一些实施例中，热压成型时的热压温度为150～170℃，压力为300～450kg/cm2，压制时间为5～7min，例如，热压温度可选择150℃、160℃或170℃，压力可选择300kg/cm2、400kg/cm2或者450kg/cm2。
具体的，步骤S3中的后处理包括：
磨削，将热压成型脱模后的半成品采用圆磨机磨削至平行度为±0.13mm，平面度为±0.1mm；
钢背喷涂，采用静电喷涂工艺喷涂钢背，喷涂设备转速为700rpm，喷涂温度为175℃。
具体的，步骤S4中，喷涂憎水剂时将憎水剂均匀地喷洒在刹车片的摩擦材料的表面，憎水剂的喷涂量是憎水摩擦材料原料总质量的1～1.5％，例如，憎水剂的喷涂量占憎水摩擦材料原料总质量的1％、1.25％或1.5％，憎水剂可选择为硅烷憎水剂，例如，硅烷憎水剂选自异丁烯三乙氧基硅烷、异辛烯三乙氧基硅烷和正辛烯三乙氧基硅烷中的一种或多种，硅烷憎水剂中硅烷的含量>98.5％。
下面列举一些具体的实施例来说明本发明。以下实施例中所使用的原料均可通过一般的商业手段获得。
需要说明的是本发明实施例中除了明确给出的数值外，其他未公布条件均相同。
实施例1
以憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，憎水摩擦材料包括以下组分及质量百分数：憎水粘结剂5％，憎水填料10％，钢纤维14％，二氧化钛4％，土状石墨7％，石榴石粉5％，硫化钨2％，重晶石53％。其中，憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂，憎水填料包括聚四氟乙烯粉2％，硅橡胶粉4％，聚丙烯粉4％。
本实施例中刹车片的制备方法包括以下步骤：
S1、混料，将上述原料组分加入到高速搅拌机中搅拌12分钟，使所有原料混合均匀；
S2、热压成型，将步骤S1中搅拌均匀的混合料加入到模具型腔中，用工具摊平，再加入垫层料、钢背，热压成型，其中，压制温度为165℃，压制压力为420kg/cm2，压制时间为6分钟，热压成型后脱模；
S3、后处理，先将步骤S2中制得的制动片采用圆磨机磨削至平行度为±0.13mm，平面度为±0.1mm；再采用静电喷涂工艺喷涂钢背，喷涂设备转速为700rpm，温度为175℃；
S4、喷涂憎水剂，给步骤S3中的制得的制动片的摩擦材料表面均匀喷涂异丁烯三乙氧基硅烷憎水剂，异丁烯三乙氧基硅烷憎水剂的喷涂量是摩擦材料原料组分总质量的1％。
实施例2
以憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，憎水摩擦材料包括以下组分及质量百分数：憎水粘结剂10％，憎水填料20％，钢纤维20％，二氧化钛7％，土状石墨11％，石榴石粉8％，硫化钨3％，重晶石21％。其中憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂，憎水填料为聚四氟乙烯粉4％，硅橡胶粉8％，聚丙烯粉8％。
本实施例中刹车片的制备方法同实施例1，不同的是步骤S4中喷涂的憎水剂为异辛烯三乙氧基硅烷。
实施例3
以憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，憎水摩擦材料的原料组分为：憎水粘结剂4％，憎水填料18％，钢纤维11％，二氧化钛3％，土状石墨4％，石榴石粉7％，硫化钨2％，重晶石51％。其中，憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂，憎水填料包括聚四氟乙烯粉5.4％，硅橡胶粉7.2％，聚丙烯粉5.4％。
本实施例中刹车片的制备方法同实施例1，不同的是步骤S4中喷涂的憎水剂为正辛烯三乙氧基硅烷。
实施例4
以憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，憎水摩擦材料包括以下组分及质量百分数：憎水粘接剂12％，憎水填料16％，钢纤维18％，二氧化钛6％，土状石墨9％，石榴石粉4％，硫化钨1％，重晶石34％。其中，憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂，憎水填料为聚四氟乙烯粉4％，硅橡胶粉7.2％，聚丙烯粉4.8％。
本实施例中刹车片的制备方法同实施例1，不同的是步骤S4喷涂的异丁烯三乙氧基硅烷憎水剂的量是摩擦材料原料组分总质量的1.25％。
实施例5
以憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，憎水摩擦材料包括以下组分及质量百分数：憎水粘结剂5％，憎水填料10，钢纤维11％，二氧化钛3％，土状石墨4％，石榴石粉4％，硫化钨2％，重晶石61％。其中，憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂，憎水填料为聚四氟乙烯粉2.5％，硅橡胶粉4％，聚丙烯粉3.5％。
本实施例中刹车片的制备方法同实施例1，不同的是步骤S4中，喷涂的异丁烯三乙氧基硅烷憎水剂的量是摩擦材料原料组分总质量的1.5％。
对实施例1-5制备的刹车片进行摩擦性能测试，测定时选用GOLF 6车型参照JASOC427台架测试标准程序执行，测试数据参见表1。
表1：实施例1-5中刹车片淋水前与淋水后的摩擦系数
表中，Water Baseline表示刹车片淋水前，Water Recovery表示刹车片淋水后。
从表1中的实验数据了看出，实施例1-5中的刹车片在淋水前与淋水后的摩擦系数变化不大，起到憎水效果。
综上所述，本发明提供一种憎水摩擦材料，通过憎水树脂及憎水填料与其他填料相互配合，使其具备较好的疏水性，改善了摩擦材料遇水后摩擦系数降低的问题，采用本发明的摩擦材料制备的刹车片摩擦系数稳定，保证了车辆涉水后制动的安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (8)
1.一种憎水摩擦材料，其特征在于，以所述憎水摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，所述憎水摩擦材料包括以下原料组分及质量百分数：
其中，所述憎水粘结剂为有机硅改性的酚醛树脂，所述有机硅改性的酚醛树脂在160℃下的流动距离为12～36mm，凝胶化时间为22～48s；所述憎水填料为聚四氟乙烯粉、硅橡胶粉和聚丙烯粉组合物，所述聚四氟乙烯粉的质量占所述憎水填料质量的20～30％，所述硅橡胶粉的质量占所述憎水填料质量的40～45％，所述聚丙烯粉的质量占所述憎水填料质量的30～40％。
2.根据权利要求1所述的憎水摩擦材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯粉的粒径为0.2～7.6μm，所述硅橡胶粉的粒径为0.5～7.9μm，所述聚丙烯粉的粒径为0.2～6.5μm。
3.根据权利要求1所述的憎水摩擦材料，其特征在于，包括以下任一特征或多种特征的组合：所述钢纤维的纤维长度为1.00～2.25mm；
所述二氧化钛的粒度为325～600目；
所述硫化钨的粒度为325～500目；
所述土状石墨的粒度为80～120目；
所述石榴石粉的粒度为325～500目；
所述重晶石的粒度为325～500目。
4.一种刹车片，包括钢背及安装在所述钢背上的摩擦块，其特征在于，所述摩擦块由权利要求1-3任一所述的憎水摩擦材料制得。
5.一种权利要求4所述的刹车片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述憎水摩擦材料的各原料组分按照配比混合搅拌均匀；
将搅拌均匀的混合料倒入模具型腔中，加入垫层料、钢背，热压成型；
对热压成型后的产品进行后处理；
在经过后处理的产品的摩擦材料表面喷涂憎水剂。
6.根据权利要求5所述的刹车片的制备方法，其特征在于，热压成型时，加入的所述垫层料的质量为所述憎水摩擦材料的原料组分总质量的8％。
7.根据权利要求5所述的刹车片的制备方法，其特征在于，喷涂的所述憎水剂的质量是所述憎水摩擦材料的原料总质量的1～1.5％。
8.根据权利要求5或7所述的刹车片的制备方法，其特征在于，所述憎水剂为硅烷憎水剂，所述硅烷憎水剂选自异丁烯三乙氧基硅烷、异辛烯三乙氧基硅烷和正辛烯三乙氧基硅烷中的一种或多种，其中，硅烷憎水剂中硅烷的含量>98.5％。
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