CN115819014B - 一种盘式制动衬片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种磨损小、耐高温、摩擦系数稳定、无噪音，且不易生锈的盘式制动衬片及其制备方法。本发明的盘式制动衬片，包括以下组分：有机硅改性酚醛树脂、合成石墨、高碳鳞片石墨、沉淀硫酸钡、金属硫化物、改性菱沸石、钢纤维、氢氧化钙、煅烧石油焦。本发明采用具有沸石开放性结构的菱沸石，其具有很强的吸附能力，酚醛树脂在高温分解后产生的气体、小分子等可以被有效吸附，而聚苯胺本身具有丰富的氧化还原态，可以起到稳定物质形态的作用，两者的共同作用降低了发生混合摩擦的几率，防止发生热衰退，可以起到稳定摩擦系数的作用；本发明提供的盘式刹车衬片磨损小，耐高温、摩擦系数稳定、无噪音、且不易生锈。

Description

一种盘式制动衬片及其制备方法

技术领域

本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种磨损小、耐高温、摩擦系数稳定、无噪音，且不易生锈的盘式制动衬片及其制备方法。

背景技术

随着摩擦材料的发展，逐步出现以半金属，低金属，NAO为主题的摩擦材料。从目前市场使用情况来看，以钢棉增强的半金属和低金属摩擦材料能较好的解决高速和重载问题。因为钢纤维有很好的耐温性和热传导性，能克服在刹车过程中因温度升高而造成的刹车性能衰退，保证稳定的制动性能，但以钢纤维制得半金属和低金属摩擦材料也有自己的缺点比如容易产生噪音、易锈蚀、甚至产生金属转移等等。因此只有通过调整配方，才能让半金属摩擦材料的优点持续保持。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种磨损小，耐高温、摩擦系数稳定、无噪音，且不易生锈的盘式制动衬片。

根据本发明具体实施方式的一种盘式制动衬片，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂5～8份、合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份、沉淀硫酸钡10～20份、金属硫化物10～15份、改性菱沸石5～10份、钢纤维10～30份、氢氧化钙3～5份、煅烧石油焦10～20份。

优选的，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂5份、合成石墨6份、高碳鳞片石墨3份、沉淀硫酸钡10份、金属硫化物10份、改性菱沸石5份、钢纤维10份、氢氧化钙3份、煅烧石油焦10份。

优选的，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂8份、合成石墨12份、高碳鳞片石墨5份、沉淀硫酸钡20份、金属硫化物15份、改性菱沸石10份、钢纤维30份、氢氧化钙5份、煅烧石油焦20份。

优选的，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂6份、合成石墨10份、高碳鳞片石墨4份、沉淀硫酸钡15份、金属硫化物12份、改性菱沸石8份、钢纤维20份、氢氧化钙4份、煅烧石油焦15份。

本发明中，菱沸石具有典型沸石的开放性结构，允许大离子和分子存在，事实上可在整体框架内移动。结构上含有开发通道，允许水和大离子进出晶体结构，可以作为化学分子筛。该材料不与酸反应，无毒，对健康和环境无害。

有机硅改性酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，用做摩擦材料中的粘结剂。合成石墨、高碳鳞片石墨是减磨材料，含碳量大于98％。沉淀硫酸钡(英文名称：Barium Sulphate Precipitated)，为摩擦材料中的填充剂，金属硫化物含有三硫化二锑，硫化钼，硫化锰，钢纤维又叫钢棉纤维，钢纤维是指以切细低碳钢或钢棉钢，形成公称长度为3.0-3.5mm的纤维状钢丝，煅烧石油焦，石油焦经过约1300℃左右温度煅烧，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品的氢含量。煅烧石油焦组分是碳氢化合物，含碳量大于98％，含氢氮、氯、硫及及其微量的重金属化合物。

根据本发明具体实施方式的盘式制动衬片，所述改性菱沸石由以下方法制备得到：将十二烷基苯磺酸与菱沸石超声分散在草酸溶液中，加入苯胺单体，机械搅拌，再加入过硫酸铵，继续搅拌，水洗，烘干备用。

本发明中对菱沸石的改性做如下处理：将菱沸石放入含有苯胺的溶液中，加入十二烷基苯磺酸，引发剂过硫酸酸盐，引发聚合反应生成聚苯胺改性的菱沸石，过滤，水洗，烘干备用。

根据本发明具体实施方式的改性菱沸石由以下方法制备得到：将1g十二烷基苯磺酸与50g菱沸石超声分散在50mL的草酸(0.5M)溶液中，加入0.75mL苯胺单体，机械搅拌1h，再加入过硫酸铵180g，继续搅拌10h，水洗，烘干备用。

本发明的有益效果：

1.本发明利用聚苯胺改性后的菱沸石，不仅可以起到稳定摩擦系数、耐高温的效果，同时还可以防止产品生锈，产品的性价比高。

菱沸石具有沸石的开放性结构，具有很强的吸附能力，酚醛树脂在高温分解后产生的气体、小分子等可以被有效吸附，而聚苯胺本身具有丰富的氧化还原态，可以起到稳定物质形态的作用，两者的共同作用降低了发生混合摩擦的几率，防止发生热衰退，可以起到稳定摩擦系数的作用。

2.本发明中被保护金属钢纤维和聚苯胺膜界面处形成一层金属氧化膜，使得该金属的电极电位处于钝化区，从而得到保护，因此可以有效防止产品生锈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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显示制动衬片表面生锈情况，其中，(1)为对比例1产品，(2)为实施例3产品。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明的盘式制动衬片，包括以下组分：有机硅改性酚醛树脂、合成石墨、高碳鳞片石墨、沉淀硫酸钡、金属硫化物、改性菱沸石、钢纤维、氢氧化钙、煅烧石油焦。

具体组分和比例如下表所示：

本发明的盘式制动衬片的制备按照如下工艺进行制备：原料混料、压制、热处理、修磨、成品。

具体的，本发明的盘式制动衬片的制备方法包括以下步骤：

(1)原料混料：将配方量的改性菱沸石、钢纤维及配方量1/2的酚醛树脂加入辊筒式混料机中，保持200～300r/min的速度，搅拌5min，进行预混；将余量的配方物料加入辊筒式混料机中，保持400～500r/min的速度，搅拌10min，将物料混合均匀。

(2)压制：采用一步成型方法，面料和底料为同一材料，热压模具为顶出模，下层是原料，上层为钢背；热压成型的控制温度为150～170℃，压力为450kg/cm²，固化时间为8min。

(3)热处理：对热压成型后的产品进行热处理，所述热处理温度为175℃，热处理时间为4h。

(4)修磨：对产品进行修磨，得到最终的成品。

本发明设置了对比例1、2和3，考察改性菱沸石对产品性能的影响，在上述实施例3的基础上，仅改变其中菱沸石成分，其他成分不变，具体组分和配比见下表：

序号	原材料名称	对比例1	对比例2	对比例3
					1	有机硅改性酚醛树脂	6	6	6
2	合成石墨	10	10	10
					3	高碳磷片石墨	4	4	4
4	沉淀硫酸钡	15	15	15
					5	金属硫化物	15	15	15
6	钢纤维	20	20	20
					7	氢氧化钙	5	5	5
8	煅烧石油焦	15	15	15
					9	普通沸石	10	/	/
10	未改性菱沸石	/	10	/
					11	改性菱沸石(改性条件变化)	/	/	10

其中，对比例1使用普通沸石，其他同实施例3；

对比例2使用未改性的菱沸石，其他同实施例3；

对比例3使用改性的菱沸石，其他同实施例3，改性条件为：

菱沸石(50g)超声分散在50mL的草酸(0.5M)溶液中，加入0.75mL苯胺单体，机械搅拌1h后，再加入定量的过硫酸铵(180g)，继续搅拌10h，水洗，烘干备用。

对实施例1-3和对比例1-3的产品进行检测，其中摩擦系数、磨损率和磨损质量按照GB5763-2008进行检测，

检测结果见表1：

表1摩擦系数检测结果

从实施例1-3可以看到，使用了改性菱沸石的产品摩擦系数相当稳定，摩擦系数极差在0.01左右。

对比例1使用了普通沸石的，摩擦系数极差在0.09，且质量磨损比实施例1-3的磨损增大约40％，对比例2使用了未改性的菱沸石，摩擦系数极差在0.04，质量磨损对实施例1-3增大约15％。对比例3使用了改性条件发生变化的菱沸石，摩擦系数极差在0.03，质量磨损比实施例1-3增大约11％。

本发明对实施例1-3和对比例1-3进行噪音测试，试验程序按照SAE J252103-26-05执行，结果如表2所示，

表2噪音发生率测定结果

结论：实施例1～3的噪音强度大于70dBA的概率最大只有1.02％，同比对比例1-3的最大是4.78％，实施例1-3产生噪音的概率极低。

生锈试验对比：选择对比例1和实施例3的产品，在相同的温度，湿度条件下(40℃、90％)放置同样的时间(7天)观察制动衬片表面生锈情况，结果如图1所示。

放置在相同的条件下，实施例3的产品表面未生锈，而未经过聚苯胺改性的对比例1产品表面已经生锈，说明经过聚苯胺改性的菱沸石可以延迟产品生锈。

Claims (5)

1.一种盘式制动衬片，其特征在于，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂5～8份、合成石墨6～12份、高碳鳞片石墨3～5份、沉淀硫酸钡10～20份、金属硫化物10～15份、改性菱沸石5～10份、钢纤维10～30份、氢氧化钙3～5份、煅烧石油焦10～20份；

所述改性菱沸石由以下方法制备得到：将十二烷基苯磺酸与菱沸石超声分散在草酸溶液中，加入苯胺单体，机械搅拌，再加入过硫酸铵，继续搅拌，水洗，烘干备用。

2.根据权利要求1所述的盘式制动衬片，其特征在于，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂5份、合成石墨6份、高碳鳞片石墨3份、沉淀硫酸钡10份、金属硫化物10份、改性菱沸石5份、钢纤维10份、氢氧化钙3份、煅烧石油焦10份。

3.根据权利要求1所述的盘式制动衬片，其特征在于，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂8份、合成石墨12份、高碳鳞片石墨5份、沉淀硫酸钡20份、金属硫化物15份、改性菱沸石10份、钢纤维30份、氢氧化钙5份、煅烧石油焦20份。

4.根据权利要求1所述的盘式制动衬片，其特征在于，所述盘式制动衬片由以下重量份的组分制成：有机硅改性酚醛树脂6份、合成石墨10份、高碳鳞片石墨4份、沉淀硫酸钡15份、金属硫化物12份、改性菱沸石8份、钢纤维20份、氢氧化钙4份、煅烧石油焦15份。

5.根据权利要求1所述的盘式制动衬片，其特征在于，所述改性菱沸石由以下方法制备得到：将1g十二烷基苯磺酸与50g菱沸石超声分散在50mL的草酸(0.5M)溶液中，加入0.75mL苯胺单体，机械搅拌1h，再加入过硫酸铵180g，继续搅拌10h，水洗，烘干备用。