CN114835436A - 以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片及制备方法，配方为：高硬度有机粘结剂13～15％，矿渣棉25～35％，纳米碳基改性复合纤维5～10％，复合橡胶粉2～5％，磨屑料8～12％，膨胀石墨粉碎料6～10％，硫铁矿粉3～6％，SMC短切玻璃纤维6～10％，空间填料10～25％；本发明以在生产玄武岩矿物纤维过程中筛分废弃的颗粒矿渣棉为填料，以加工废弃的石墨密封件经过粉碎后得到的膨胀石墨为润滑剂，辅以刹车片加工过程中产生的收尘废料为减摩剂通过合适配比混料压制等工序制得，具有安全环保，工业生产垃圾废物利用，制造成本低，低温到高温摩擦系数稳定，热衰退低等特点，适用于城市渣土车，矿山机械专用车和短途重载过水槽车辆等。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片制造技术领域，具体涉及以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片及制备方法。
背景技术
城市渣土车、矿山机械车和短途重载过水槽车辆等具有载重量高，行驶路面坑洼，有坡度，涉水行驶等特点，对于刹车片的安装使用提出了更高要求，其中城市渣土车、矿山机械车和短途重载过水槽车辆有一个特点，为了保证路面清洁需涉水清洗轮胎上的泥巴，在涉水清洗的过程中，刹车片会泡水，泥巴砂石会进入轮毂，车辆行驶刹车时轮毂上的泥巴砂石会和刹车片产生高强度剥脱磨损过程，造成了轮毂和刹车片的异常磨损，导致刹车片不耐磨和轮毂不耐用等特点；为了解决刹车片不耐磨和轮毂不耐用等特点，本发明采用了生产玄武岩矿物纤维过程中筛分废弃的颗粒矿渣棉为填料，该矿渣颗粒具有硬度适中，导热性能好，耐水耐油浸泡，高强度摩擦界面防剥脱等特点，配合高强度轮毂能很好的解决刹车片耐磨耐用等问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明通过模压法制备一种高摩擦系数耐磨型车用鼓式刹车片试样，研发并提供一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片及制备方法。
本发明通过如下方案解决上述技术问题：
一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，材料配方按重量百分比计算为：高硬度有机粘结剂13～15％，矿渣棉25～35％，纳米碳基改性复合纤维5～10％，复合橡胶粉2～5％，磨屑料8～12％，膨胀石墨粉碎料6～10％，硫铁矿粉3～6％，SMC短切玻璃纤维6～10％，空间填料10～25％。
作为优选的，纳米碳基改性复合纤维按重量百分比计算为：石墨烯改性聚酰亚胺纤维10～25％，聚酰亚胺编织碳纤维10～20％，碳纤维改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维8～13％，碳纳米管改性聚苯撑吡啶并二咪唑纤维5～10％，碳纤维20～35％、碳纳米管20～25％。
作为优选的，高硬度有机粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：杭摩3620树脂30～70％，圣泉6816树脂30～70％。
作为优选的，矿渣棉为玄武岩矿物纤维在生产过程中筛分废弃的矿渣颗粒，目数为60～100目。
作为优选的，纳米碳基改性复合纤维为短切纤维，长度要求为1～2mm。
作为优选的，复合橡胶粉的材料配方按重量百分比计算为：丁苯胶粉40～60％，丁腈胶粉40～60％。
作为优选的，磨削料为刹车片后加工的磨削回收料。
作为优选的，膨胀石墨粉碎料为加工废弃的石墨密封件边角料经过粉碎后得到的膨胀石墨。
作为优选的，硫铁矿粉为硫化铁含量38～45％，200目的矿粉。
作为优选的，SMC短切玻璃纤维，长度要求为3～4.5mm。
作为优选的，空间填料为重晶石粉和硫酸钙。
一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：将称量好的各组分原材料投入犁耙式高速混料机中，混料时间均8～10min；
(3)预成型：按刹车片型号将混合料倒入自动称料机料口，自动称料机按各型号衬料装袋密封，自动码放待用；
(4)按刹车片各型号将袋装混合料依次放入热压模具中，设置热压压力为200～300kg·f/cm2，热压温度为145～155℃，每压制20～30s排一次气，共排4～6次气，保压时间是600～900s；
(5)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到145～155℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下后出烘箱放置在产品待加工区；
(6)后加工：再将按上述工艺制得的鼓式刹车片按技术要求磨内弧，倒角，钻孔，磨外弧，刷灰，印标，加工后检验包装得到鼓式刹车片。
本发明设计制备得到的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片具有安全环保，实现了工业生产垃圾废物利用，制造成本低，低温到高温摩擦系数稳定，热衰退低，耐磨损，制动灵敏，制动距离短等特点，适用于城市过水槽渣土车，矿山机械车专用刹车片和短途重载车辆等；满足生产要求并可实现规模化生产，有利于提高客户满意度，具有很好的市场应用性和推广性。
附图说明
图1为本发明的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片实施例1的摩擦系数和磨损量示意图。
图2为本发明的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片实施例2的摩擦系数和磨损量示意图。
图3为本发明的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片实施例3的摩擦系数和磨损量示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的具体参数，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，材料配方按重量百分比计算为：高硬度有机粘结剂14％，矿渣棉30％，纳米碳基改性复合纤维8％，复合橡胶粉4％，磨屑料10％，膨胀石墨粉碎料8％，硫铁矿粉4％，SMC短切玻璃纤维8％，空间填料14％。
进一步地，所述纳米碳基改性复合纤维按重量百分比计算为：石墨烯改性聚酰亚胺纤维15％，聚酰亚胺编织碳纤维15％，碳纤维改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维10％，碳纳米管改性聚苯撑吡啶并二咪唑纤维10％，碳纤维25％、碳纳米管25％。
进一步地，高硬度有机粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：杭摩3620树脂50％，圣泉6816树脂50％。
进一步地，矿渣棉为玄武岩矿物纤维在生产过程中筛分废弃的矿渣颗粒，目数为60目的矿渣30％，目数为100目矿渣70％。
进一步地，纳米碳基改性复合纤维为短切纤维，长度要求为1～2mm。
进一步地，复合橡胶粉的材料配方按重量百分比计算为：丁苯胶粉40％，丁腈胶粉60％。
进一步地，磨削料为刹车片后加工的磨削回收料，其中钻孔磨削料40％，弧面磨削料60％。
进一步地，膨胀石墨粉碎料为加工废弃的石墨密封件边角料经过粉碎后得到的膨胀石墨粉，目数80目。
进一步地，硫铁矿粉为硫化铁含量38～45％，200目的矿粉。
进一步地，SMC短切玻璃纤维，长度要求为3mm。
进一步地，空间填料为重晶石粉60％和硫酸钙40％。
实施例2
一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：高硬度有机粘结剂15％，矿渣棉29％，碳纤维8％，复合橡胶粉3％，磨屑料11％，膨胀石墨粉碎料10％，硫铁矿粉4％，SMC短切玻璃纤维7％，空间填料13％。
作为优选的，所述纳米碳基改性复合纤维按重量百分比计算为：石墨烯改性聚酰亚胺纤维20％，聚酰亚胺编织碳纤维20％，碳纤维改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维10％，碳纳米管改性聚苯撑吡啶并二咪唑纤维10％，碳纤维20％、碳纳米管20％。
进一步地，高硬度有机粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：杭摩3620树脂60％，圣泉6816树脂40％。
进一步地，矿渣棉为玄武岩矿物纤维在生产过程中筛分废弃的矿渣颗粒，目数为60目的矿渣30％，目数为100目矿渣70％。
进一步地，纳米碳基改性复合纤维为短切纤维，长度要求为1～2mm。
进一步地，复合橡胶粉的材料配方按重量百分比计算为：丁苯胶粉50％，丁腈胶粉50％。
进一步地，磨削料为刹车片后加工的磨削回收料，其中钻孔磨削料60％，弧面磨削料40％。
进一步地，膨胀石墨粉碎料为加工废弃的石墨密封件边角料经过粉碎后得到的膨胀石墨粉，目数80目。
进一步地，硫铁矿粉为硫化铁含量38～45％，200目的矿粉。
进一步地，SMC短切玻璃纤维，长度要求为3mm。
进一步地，空间填料为重晶石粉70％和硫酸钙30％。
实施例3
一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：高硬度有机粘结剂14.5％，矿渣棉28％，碳纤维8％，复合橡胶粉3.5％，磨屑料12％，膨胀石墨粉碎料9％，硫铁矿粉5％，SMC短切玻璃纤维9％，空间填料11％。
作为优选的，所述纳米碳基改性复合纤维按重量百分比计算为：石墨烯改性聚酰亚胺纤维10％，聚酰亚胺编织碳纤维20％，碳纤维改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维13％，碳纳米管改性聚苯撑吡啶并二咪唑纤维7％，碳纤维30％、碳纳米管20％。
进一步地，高硬度有机粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：杭摩3620树脂40％，圣泉6816树脂60％。
进一步地，矿渣棉为玄武岩矿物纤维在生产过程中筛分废弃的矿渣颗粒，目数为60目的矿渣30％，目数为100目矿渣70％。
进一步地，纳米碳基改性复合纤维为短切纤维，长度要求为1～2mm。
进一步地，复合橡胶粉的材料配方按重量百分比计算为：丁苯胶粉30％，丁腈胶粉70％。
进一步地，磨削料为刹车片后加工的磨削回收料，其中钻孔磨削料50％，弧面磨削料50％。
进一步地，膨胀石墨粉碎料为加工废弃的石墨密封件边角料经过粉碎后得到的膨胀石墨粉，目数80目。
进一步地，硫铁矿粉为硫化铁含量38～45％，200目的矿粉。
进一步地，SMC短切玻璃纤维，长度要求为3mm。
进一步地，空间填料为重晶石粉50％和硫酸钙50％。
基于上述实施例，进一步地给出一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：将称量好的各组分原材料投入犁耙式高速混料机中，混料时间均8～10min；
(3)预成型：按刹车片型号将混合料倒入自动称料机料口，自动称料机按各型号衬料装袋密封，自动码放待用；
(4)按刹车片各型号将袋装混合料依次放入热压模具中，设置热压压力为200～300kg·f/cm2，热压温度为145～155℃，每压制20～30s排一次气，共排4～6次气，保压时间是600～900s；
(5)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到145～155℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下后出烘箱放置在产品待加工区；
(6)后加工：再将按上述工艺制得的鼓式刹车片按技术要求磨内弧，倒角，钻孔，磨外弧，刷灰，印标，加工后检验包装得到鼓式刹车片。
实施例1中的鼓式刹车片的性能测试：
1、硬度测试，借助HR-150A型洛氏硬度计测量每片试样5个点的洛氏硬度，计算出平均值即为试样的硬度值，实测硬度值为HRL：107、105、108、112、104，均值107；
2、冲击强度测试，按GB/T 33835-2017摩擦材料冲击强度试验方法检测，计算出平均值即为试样的冲击强度值，实测冲击强度值为(J/cm2)：0.28、0.35、0.34、0.38、0.29，均值0.33；
3、摩擦性能，按按GB/T 34007-2017道路车辆制动衬片摩擦材料摩擦性能拖曳试验方法，检测出产品的摩擦系数和磨损量，实测结果如图1所示。
实施例2中的鼓式刹车片的性能测试：
1、硬度测试，借助HR-150A型洛氏硬度计测量每片试样5个点的洛氏硬度，计算出平均值即为试样的硬度值，实测硬度值为HRL：104、110、108、107、103，均值106；
2、冲击强度测试，按GB/T 33835-2017摩擦材料冲击强度试验方法检测，计算出平均值即为试样的冲击强度值，实测冲击强度值为(J/cm2)：0.38、0.45、0.33、0.38、0.33，均值0.37；
3、摩擦性能，按按GB/T 34007-2017道路车辆制动衬片摩擦材料摩擦性能拖曳试验方法，检测出产品的摩擦系数和磨损量，实测结果如图2所示。
实施例3中的鼓式刹车片的性能测试：
1、硬度测试，借助HR-150A型洛氏硬度计测量每片试样5个点的洛氏硬度，计算出平均值即为试样的硬度值，实测硬度值为HRL：110、110、107、110、102，均值108；
2、冲击强度测试，按GB/T 33835-2017摩擦材料冲击强度试验方法检测，计算出平均值即为试样的冲击强度值，实测冲击强度值为(J/cm2)：0.39、0.36、0.36、0.32、0.40，均值0.36；
3、摩擦性能，按按GB/T 34007-2017道路车辆制动衬片摩擦材料摩擦性能拖曳试验方法，检测出产品的摩擦系数和磨损量，实测结果如图3所示。
实验数据分析：通过以上实施例1-3制得的刹车片硬度高(HRL≥80)，冲击强度高(≥0.30)，低温到高温摩擦系数稳定，热衰退低，耐磨损，导热性能好，耐水耐油耐腐蚀，高强度摩擦界面防剥脱等特点。
本发明设计制备得到的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片具有安全环保，实现了工业生产垃圾废物利用，制造成本低，低温到高温摩擦系数稳定，热衰退低，耐磨损，制动灵敏，制动距离短等特点，适用于城市过水槽渣土车，矿山机械车专用刹车片和短途重载车辆等；满足生产要求并可实现规模化生产，有利于提高客户满意度，具有很好的市场应用性和推广性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：高硬度有机粘结剂13～15％，矿渣棉25～35％，纳米碳基改性复合纤维5～10％，复合橡胶粉2～5％，磨屑料8～12％，膨胀石墨粉碎料6～10％，硫铁矿粉3～6％，SMC短切玻璃纤维6～10％，空间填料10～25％；
所述纳米碳基改性复合纤维按重量百分比计算为：石墨烯改性聚酰亚胺纤维10～25％，聚酰亚胺编织碳纤维10～20％，碳纤维改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维8～13％，碳纳米管改性聚苯撑吡啶并二咪唑纤维5～10％，碳纤维20～35％、碳纳米管20～25％。
2.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的高硬度有机粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：杭摩3620树脂30～70％，圣泉6816树脂30～70％。
3.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的矿渣棉为玄武岩矿物纤维在生产过程中筛分废弃的矿渣颗粒，目数为60～100目。
4.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的纳米碳基改性复合纤维为短切纤维，长度要求为1～2mm；所述的SMC短切玻璃纤维，长度要求为3～4.5mm。
5.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的复合橡胶粉的材料配方按重量百分比计算为：丁苯胶粉40～60％，丁腈胶粉40～60％。
6.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的磨削料为刹车片后加工的磨削回收料。
7.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的膨胀石墨粉碎料为加工废弃的石墨密封件边角料经过粉碎后得到的膨胀石墨。
8.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的硫铁矿粉为硫化铁含量38～45％，200目的矿粉。
9.根据权利要求1所述的以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片，其特征在于，所述的空间填料为重晶石粉和硫酸钙。
10.一种以矿渣棉为填料的过水槽耐磨鼓式刹车片的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：将称量好的各组分原材料投入犁耙式高速混料机中，混料时间均8～10min；
(3)预成型：按刹车片型号将混合料倒入自动称料机料口，自动称料机按各型号衬料装袋密封，自动码放待用；
(4)按刹车片各型号将袋装混合料依次放入热压模具中，设置热压压力为200～300kg·f/cm2，热压温度为145～155℃，每压制20～30s排一次气，共排4～6次气，保压时间是600～900s；
(5)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到145～155℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下后出烘箱放置在产品待加工区；
(6)后加工：再将按上述工艺制得的鼓式刹车片按技术要求磨内弧，倒角，钻孔，磨外弧，刷灰，印标，加工后检验包装得到鼓式刹车片。
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2022
- 2022-06-06 CN CN202210628613.4A patent/CN114835436A/zh active Pending
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