CN116925495A - 树脂基电磁制动器摩擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及摩擦材料技术领域，公开了树脂基电磁制动器摩擦材料及其制备方法，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂25~40份、丁腈橡胶25~40份、玄武岩纤维10~20份、芳纶浆粕10~20份、钛酸钾晶须15~30份、氮化硅5~15份、硅酸锆40~75份、鳞片石墨5~15份、硫酸钡10~45份、造孔抗磨剂5~30份。本发明所提供的摩擦材料具有耐候、耐高温、无金属的优点，不污染环境，能够适应多种不同气候条件与应用场景，具有优异的耐磨性能、制动性能，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料技术领域，具体地说，涉及树脂基电磁制动器摩擦材料及其制备方法。
背景技术
21世纪以来，电机领域发展日新月异，被应用于各个行业。电机电磁制动器作为电机制动的重要零部件，其性能要求越来越高。摩擦片作为电机制动过程中最为核心的部件，摩擦片的质量好坏决定着制动器性能。目前国内电磁制动器摩擦片多从日本、德国等发达国家进口，国产电磁制动器摩擦片材料研发进展缓慢，虽有国产电磁制动器摩擦片应用，但产品存在热衰退、制动噪音较大、热磨损大、对偶件损伤较大、粘接剂与增强体结合强度低、摩擦系数偏小、产品稳定性差等缺点。
为在合理的成本范围内生产高性能摩擦材料，选用比强度高、成本效益好的树脂基摩擦材料作为研究对象。现有树脂基摩擦材料的稳定性与耐热性较差，摩擦稳定性、噪音以及耐磨性受到温度、速度、载荷等的影响较大，限制了其在高温高速高载环境下的应用。
发明内容
本发明解决的技术问题：
用以解决现有技术中存在的摩擦系数、噪音以及耐磨性在高温高速高载条件下不稳定的问题。解决目前摩擦材料热衰退现象明显、噪音大、热磨损大、粘接剂与增强体结合强度低、摩擦系数小、产品稳定性差等问题。
本发明采用的技术方案：
针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供树脂基电磁制动器摩擦材料及其制备方法。
具体内容如下：
第一，本发明提供了一种树脂基电磁制动器摩擦材料，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂25~40份、丁腈橡胶25~40份、玄武岩纤维10~20份、芳纶浆粕10~20份、钛酸钾晶须15~30份、氮化硅5~15份、硅酸锆40~75份、鳞片石墨5~15份、硫酸钡10~45份、造孔抗磨剂5~30份。
第二，本发明提供了一种前述提及的树脂基电磁制动器摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
将各组分原料按比例共混后，经热压成型、后处理得到。
本发明达到的有益效果：
（1）本发明采用丁腈胶粉与树脂粉末混合，生产过程中形成丁腈橡胶颗粒与树脂基体充分交联，形成联合体，使得其兼具了树脂的强硬性、耐湿性以及橡胶材料的柔韧性。使用玄武岩纤维与芳纶浆粕用以增强树脂基体，有效提高了浸润性和界面粘接性能，且具有较高的力学性能，能够更好地满足摩擦材料所需的机械性能，且相较于玻璃纤维等复合材料具有绿色环保、强度更高等特点。
（2）本发明引入造孔抗磨剂作为造孔强化材料，使摩擦材料在固化过程中能够内部产生气体从而在内部形成微米级微孔，起到容纳磨屑、吸收震动和噪音的作用，同时该造孔抗磨剂能够强化气孔周围基体材料，消弭了气孔结构对于摩擦材料的弱化作用，改善了摩擦材料的耐磨性能，降低了材料的磨损率。
（3）本发明所提供的摩擦材料具有耐候、耐高温、无金属的优点，不污染环境，能够适应多种不同气候条件与应用场景，具有优异的耐磨性能、制动性能，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1得到的树脂基摩擦材料的宏观形貌图。
图2为实施例1得到的树脂基摩擦材料的截面扫描电镜图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
技术方案
本发明的目的在于提供一种树脂基电磁制动器摩擦材料及其制备方法，该摩擦材料使用酚醛树脂作为粘接剂，玄武岩纤维、芳纶浆粕与六钛酸钾晶须作为增强材料提高机体的机械强度及耐磨性；氮化硅和超细硅酸锆粉末作为增摩剂，鳞片状石墨作为减摩润滑剂调控摩擦材料的摩擦系数；丁腈胶粉混合二硫化四乙基秋兰姆和2-硫醇基苯并噻唑形成丁腈橡胶弹性体，提高摩擦材料的韧性及回弹性；超细硫酸钡提高摩擦材料密度，增加其重量和光滑程度；同时添加造孔抗磨剂为摩擦材料提供稳定的气孔结构，起到容屑和降噪的作用，同时气孔结构在一定程度上降低了摩擦材料的强度，所以引入MXene相强化气孔结构周围基体，提高摩擦材料的耐磨性能。
硅酸锆莫氏硬度为7，增摩效果好，提高硅酸锆含量可以显著提高摩擦系数。同时，硅酸锆可以非常好地稳定高温摩擦系数，减小热衰退。随着超细硅酸锆的增加，摩擦材料磨损率也将减小。
玄武岩纤维较硬，而芳纶浆粕硬度小，二者混杂可以中和硬度，减轻对对偶件的损伤。同时，芳纶浆粕比表面积大，与玄武岩纤维预处理后比表面积更大，玄武岩纤维与芳纶浆粕互相缠绕耦合，对粉料的吸附更强，更有利于混料的均匀性，纤维与粘接剂的粘接强度更大，可有效防止纤维的脱出，显著提高摩擦材料的强度和耐磨性。
由于尿素颗粒较大，生成气孔较大，气孔周围容易应力集中而产生裂纹。而MXene材料的二维原子结构可使裂纹长度维持在原子尺度，可以有效阻断裂纹萌生和扩展。MXene材料可选自TiC MXene、Ti4N3MXene、Nb2C MXene、V2C MXene。前述提及的MXene材料均可达到类似的效果。本申请现以具体的碳化钛MXene进行说明。
先将碳化钛MXene和尿素共混得到造孔抗磨剂，再将造孔抗磨剂与其他物料混合方可得到性能优良的摩擦材料。预混可以使得碳化钛MXene相集中分布于气孔结构周围，有效起到支撑与强化作用。
复合材料的组分混合比是决定复合材料性能的重要指标，过大或过小都将降低复合材料的性能。过大时表面将形成不均匀的覆盖层，过小将导致覆盖不足，二者均影响复合材料的均匀性，影响复合材料的强度与硬度。因此碳化钛MXene和尿素混合过程中需要控制混合比，以达到最佳的复合效果，该混合比的选择是基于充分考虑两者的形貌、尺寸、密度等因素的综合影响。
前述提及的树脂基电磁制动器摩擦材料，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂25~40份、丁腈橡胶25~40份、玄武岩纤维10~20份、芳纶浆粕10~20份、钛酸钾晶须15~30份、氮化硅5~15份、硅酸锆40~75份、鳞片石墨5~15份、硫酸钡10~45份、造孔抗磨剂5~30份。
优选地，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂30~40份、丁腈橡胶25~35份、玄武岩纤维10~15份、芳纶浆粕10~15份、钛酸钾晶须15~20份、氮化硅5~12份、硅酸锆40~55份、鳞片石墨10~15份、硫酸钡10~16份、造孔抗磨剂5~15份。
更进一步优选地，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂34份、丁腈橡胶30份、玄武岩纤维10份、芳纶浆粕15份、钛酸钾晶须20份、氮化硅10份、硅酸锆45份、鳞片石墨15份、硫酸钡11份、造孔抗磨剂10份。
在一些实施方式中，丁腈橡胶包括丁腈胶粉、促进剂；促进剂包括二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑；丁腈胶粉、二硫化四乙基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑的质量比为100:1~3:1~3；优选地，前述提及的质量比为100:1.5:1.5。
在一些实施方式中，丁腈橡胶的制备方法为，丁腈胶粉与促进剂共混即可。
在一些实施方式中，玄武岩纤维经改性处理，改性方法为：玄武岩经碱蚀刻后，经洗涤、干燥后，再置于硅烷偶联剂溶液中，经过滤、干燥得到。具体而言，也就是，将玄武岩纤维加入0.5mol/L的NaOH溶液中，在80~100℃下刻蚀8~12h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，得到的产物放入烘箱干燥24h，使用偶联剂溶液80℃搅拌8~12h，过滤、干燥，制得。
在一些实施方式中，芳纶浆粕经改性处理，改性方法为：芳纶浆粕置于硅烷偶联剂溶液中，经过滤、干燥得到。具体而言，也就是，芳纶浆粕处理前，先在烘箱中干燥24h，取出后使用偶联剂溶液80℃浸泡搅拌8~12h，过滤、干燥，制得。
在一些实施方式中，玄武岩纤维、芳纶浆粕经改性处理，改性剂包括硅烷偶联剂溶液，硅烷偶联剂为KH550；硅烷偶联剂溶液的配置方法为，向溶剂体系中加入质量分数为3~8wt.%的硅烷偶联剂，溶剂体系为体积比为9:1的无水乙醇-水混合液。优选地，硅烷偶联剂的质量分数为4.5wt.%。
在一些实施方式中，玄武岩纤维的直径为13~25μm，长径比为4~13；
在一些实施方式中，硫酸钡目数为1000目。
在一些实施方式中，硅酸锆的目数为1000目。
在一些实施方式中，造孔抗磨剂包括尿素颗粒和MXene材料，尿素颗粒与MXene材料的比例为0.5~1.5:0.5~1.5；优选地，质量比为1:1。MXene材料包括TiC MXene、Ti4N3MXene、Nb2C MXene、V2C MXene中的至少一种。
在一些实施方式中，尿素颗粒的目数为100~200目。
第二，本发明提供了一种前述提及的树脂基电磁制动器摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
将各组分原料按比例共混后，经热压成型、后处理得到。
在一些实施方式中，共混的工艺参数为，转速1000~2000r/min，时间5~20min。
在一些实施方式中，热压成型的工艺参数为，成型温度为110~160℃，成型压力为4~10MPa，成型时间为5~18min，成型过程中经2~5次放气，每次放气20~35s。优选地，经3次放气，每次放气30s。
在一些实施方式中，后处理的工艺参数为：热压成型后，再经温度为140~180℃，时间为6~12h的处理。
实施例1
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）使用0.5mol/L的NaOH溶液刻蚀玄武岩纤维，在80℃下刻蚀12h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，放入烘箱干燥24h，将同样干燥24h的芳纶浆粕，分开放置于偶联剂溶液中，于80℃搅拌8h，改性后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维与改性芳纶浆粕；其中偶联剂溶液为含有4.5wt.%的KH550的酒精溶液（无水乙醇:水=9:1，体积比）。
（2）将丁腈胶粉与二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑混合，混合的质量比为100:1.5:1.5，得到混合丁腈橡胶粉。
（3）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉34份，混合丁腈橡胶粉30份，改性玄武岩纤维10份，改性芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆（1000目）45份，鳞片状石墨15份，超细硫酸钡（1000目）11份，造孔抗磨剂10份（尿素颗粒5份、碳化钛MXene相5份，尿素颗粒和碳化钛MXene相混合得到造孔抗磨剂）。其中，玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（4）将（3）中原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（5）将原料倒入模具中，在130℃，6MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（6）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为150℃，后处理时间6h，得到摩擦材料。
实施例2
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）使用0.5mol/L的NaOH溶液刻蚀玄武岩纤维，在80℃下刻蚀8h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，放入烘箱干燥24h，将同样干燥24h的芳纶浆粕，分开放置于偶联剂溶液中，于80℃搅拌8h，改性后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维与改性芳纶浆粕，其中偶联剂溶液为含有4.5wt.%的KH550的酒精溶液（无水乙醇:水=9:1，体积比）。
（2）将丁腈胶粉与二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑混合，混合的质量比为100:1.5:1.5，得到混合丁腈橡胶粉。
（3）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉40份，混合丁腈橡胶粉30份，改性玄武岩纤维10份，改性芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆（1000目）40份，鳞片状石墨15份，超细硫酸钡（1000目）20份，造孔抗磨剂8份（尿素颗粒4份、碳化钛MXene相4份，尿素颗粒和碳化钛MXene相混合得到造孔抗磨剂）。其中，玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（4）将（3）中原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（5）将原料倒入模具中，在130℃，6MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（6）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为150℃，后处理时间6h。
实施例3
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）使用0.5mol/L的NaOH溶液刻蚀玄武岩纤维，在80℃下刻蚀8h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，放入烘箱干燥24h，将同样干燥24h的芳纶浆粕，分开放置于偶联剂溶液中，于80℃搅拌8h，改性后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维与改性芳纶浆粕，其中偶联剂溶液为含有4.5wt.%的KH550的酒精溶液（无水乙醇:水=9:1，体积比）。
（2）将丁腈胶粉与二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑混合，混合的质量比为100:1.5:1.5，得到混合丁腈橡胶粉。
（3）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉30份，混合丁腈橡胶粉30份，改性玄武岩纤维15份，改性芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆40份（1000目），鳞片状石墨15份，超细硫酸钡10份（1000目），造孔抗磨剂10份（尿素颗粒5份、碳化钛MXene相5份，尿素颗粒和碳化钛MXene相混合得到造孔抗磨剂）。其中，玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（4）将（3）中原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（5）将原料倒入模具中，在110℃，8MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（6）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为150℃，后处理时间6h。
实施例4
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）使用0.5mol/L的NaOH溶液刻蚀玄武岩纤维，在80℃下刻蚀8h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，放入烘箱干燥24h，将同样干燥24h的芳纶浆粕，分开放置于偶联剂溶液中，于80℃搅拌8h，改性后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维与改性芳纶浆粕，其中偶联剂溶液为含有4.5wt.%的KH550的酒精溶液（无水乙醇:水=9:1，体积比）。
（2）将丁腈胶粉与二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑混合，混合的质量比为100:1.5:1.5，得到混合丁腈橡胶粉。
（3）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉40份，混合丁腈橡胶粉20份，改性玄武岩纤维10份，改性芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆45份（1000目），鳞片状石墨15份，超细硫酸钡20份（1000目），造孔抗磨剂5份（尿素颗粒2.5份、碳化钛MXene相2.5份，尿素颗粒和碳化钛MXene相混合得到造孔抗磨剂）。其中，玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（4）将（3）中原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（5）将原料倒入模具中，在110℃，8MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（6）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为170℃，后处理时间6h。
对比例1
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将丁腈胶粉与二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑混合，混合比质量比为100:1.5:1.5，得到混合丁腈橡胶粉。
（2）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉34份，混合丁腈橡胶粉30份，玄武岩纤维10份，芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆45份（1000目），鳞片状石墨15份，超细硫酸钡11份（1000目），造孔抗磨剂10份（尿素颗粒5份、碳化钛MXene相5份，尿素颗粒和碳化钛MXene相混合得到造孔抗磨剂）。其中玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（3）将原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（4）将原料倒入模具中，在130℃，6MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（5）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为150℃，后处理时间6h。
对比例2
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）使用0.5mol/L的NaOH溶液刻蚀玄武岩纤维，在80℃下刻蚀12h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，放入烘箱干燥24h，将同样干燥24h的芳纶浆粕，分开放置于偶联剂溶液中，于80℃搅拌8h，改性后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维与改性芳纶浆粕，其中偶联剂溶液为含有4.5wt.%的KH550的酒精溶液（无水乙醇：水=9:1,体积比）。
（2）将丁腈胶粉与二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑混合，混合比质量比为100:1.5:1.5，得到混合丁腈橡胶粉。
（3）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉34份，混合丁腈橡胶粉10份，改性玄武岩纤维10份，改性芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆45份（1000目），鳞片状石墨15份，超细硫酸钡21份（1000目），造孔抗磨剂2份（尿素颗粒1份、碳化钛MXene相1份，尿素颗粒和碳化钛MXene相混合得到造孔抗磨剂）。其中，玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（4）将（3）中原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（5）将原料倒入模具中，在130℃，6MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（6）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为150℃，后处理时间6h。
对比例3
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）使用0.5mol/L的NaOH溶液刻蚀玄武岩纤维，在80℃下刻蚀12h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，放入烘箱干燥24h，将同样干燥24h的芳纶浆粕，分开放置于偶联剂溶液中，于80℃搅拌8h，改性后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维与改性芳纶浆粕，其中偶联剂溶液为含有4.5wt.%的KH550的酒精溶液（无水乙醇:水=9:1，体积比）。
（2）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉34份，丁腈胶粉30份，改性玄武岩纤维10份，改性芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆45份（1000目），鳞片状石墨15份，超细硫酸钡11份（1000目），造孔抗磨剂10份（尿素颗粒5份、碳化钛MXene相5份，尿素颗粒和碳化钛MXene相混合得到造孔抗磨剂）。其中玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（3）将（2）中原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（4）将原料倒入模具中，在130℃，6MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（5）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为150℃，后处理时间6h。
对比例4
一种树脂基电磁制动器摩擦材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将丁腈胶粉与二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑混合，混合比质量比为100:1.5:1.5，得到混合丁腈橡胶粉。
（2）使用0.5mol/L的NaOH溶液刻蚀玄武岩纤维，在80℃下刻蚀12h，过滤后用纯水多次洗涤至中性，放入烘箱干燥24h，将同样干燥24h的芳纶浆粕，分开放置于偶联剂溶液中，于80℃搅拌8h，改性后过滤、干燥，得到改性玄武岩纤维与改性芳纶浆粕，其中偶联剂溶液为含有4.5wt.%的KH550的酒精溶液（无水乙醇:水=9:1，体积比）。
（3）使用质量份数为基本计量单位准备原料：酚醛树脂粉34份，混合丁腈胶粉30份，改性玄武岩纤维10份，改性芳纶浆粕15份，钛酸钾晶须20份，氮化硅10份，超细硅酸锆45份（1000目），鳞片状石墨15份，超细硫酸钡11份（1000目）。其中玄武岩纤维直径为17μm，长度为100μm。
（4）将（3）中原料使用搅拌混料，转速为2000r/min，搅拌时间10min。
（5）将原料倒入模具中，在130℃，6MPa条件下热压成型10min，成型过程中经历3次放气，每次放气30s。
（6）将热压成型的样品进行后处理，后处理温度为150℃，后处理时间6h。
试验例
实施例1制备得到的摩擦材料观察其形貌。结果见图1和图2。
将上述实施例1-4和对比例1-4得到的摩擦材料进行性能检测，检测结果见表1。
由表1可知，本发明所制备的树脂基电磁制动器摩擦材料的摩擦系数大，磨损率低，摩擦表现好，摩擦过程中制动噪音小，对环境的噪音污染小。
对比实施例1-实施例4可知，通过改变热压成型温度、热压压力及热处理温度及各组分配比，均会对树脂基电磁制动器摩擦材料的摩擦系数产生一定的影响。
对比实施例1及对比例1可知，经KH550改性的玄武岩纤维能显著提升树脂基电磁制动器摩擦材料的摩擦系数、降低其磨损率，这是因为玄武岩纤维经NaOH溶液刻蚀后，其表面变得粗糙且在其表面引入了大量的羟基基团；玄武岩纤维、芳纶浆粕经KH550改性后，其与摩擦材料中其他组分的界面结合力得到显著提升，在摩擦过程中改性玄武岩纤维及芳纶浆粕能起到把持磨料的作用，因而降低了摩擦材料的磨损率。
对比实施例1及对比例2可知，加入少量造孔抗磨剂能够明显提高摩擦系数并降低磨损率，但相比其他对比例而言，由于混合丁腈橡胶的加入量较少，对摩擦材料的韧性改善有限，摩擦材料的硬度较高，导致噪声声腔强较其他对比例高。
对比实施例1、对比例3可知，加入混合丁腈胶粉能显著提升摩擦材料的摩擦系数，加入单组分丁腈胶粉对摩擦材料性能提升有限；丁腈橡胶作为一种橡胶材料，其具有韧性好，能增大摩擦面接触面积，及对金属等对磨副具有较高的界面相互作用力，二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑作为一种促进剂，能促进丁腈胶粉分子间相互交联，将单独分散的橡胶粉末在摩擦材料内部交联为三维橡胶网络，交联后的丁腈橡胶不再作为单一分散的粉体，因而显著提升了摩擦材料的摩擦系数。
对比实施例1及对比例4可知，造孔抗磨剂的引入，降低了摩擦材料摩擦过程中的噪音同时提升了摩擦材料的摩擦学性能；这是因为适量的尿素在摩擦材料中起造孔剂的作用，在摩擦材料热压的过程中，尿素分解产生气体，进而在摩擦材料中形成微小的气孔，所形成的微孔起到了容纳磨屑、吸收震动和噪音的作用，同时抗磨剂能够强化气孔周围基体材料，消弭了气孔结构对于摩擦材料的弱化作用，改善了摩擦材料的耐磨性能。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所制备的树脂基电磁制动器摩擦材料通过改性玄武岩纤维及改性芳纶浆粕、造孔抗磨剂、混合丁腈胶粉之间的协同配合以及各组分含量的控制，实现了摩擦材料摩擦学性能优异、制动噪音小的目的。本发明摩擦性能稳定且优异，实施方法简单，易于工业应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.树脂基电磁制动器摩擦材料，其特征在于，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂25~40份、丁腈橡胶25~40份、玄武岩纤维10~20份、芳纶浆粕10~20份、钛酸钾晶须15~30份、氮化硅5~15份、硅酸锆40~75份、鳞片石墨5~15份、硫酸钡10~45份、造孔抗磨剂5~30份。
2.根据权利要求1所述的树脂基电磁制动器摩擦材料，其特征在于，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂30~40份、丁腈橡胶25~35份、玄武岩纤维10~15份、芳纶浆粕10~15份、钛酸钾晶须15~20份、氮化硅5~12份、硅酸锆40~55份、鳞片石墨10~15份、硫酸钡10~16份、造孔抗磨剂5~15份。
3.根据权利要求1所述的树脂基电磁制动器摩擦材料，其特征在于，原料各组分按重量份数计，包括酚醛树脂34份、丁腈橡胶30份、玄武岩纤维10份、芳纶浆粕15份、钛酸钾晶须20份、氮化硅10份、硅酸锆45份、鳞片石墨15份、硫酸钡11份、造孔抗磨剂10份。
4.根据权利要求1所述的树脂基电磁制动器摩擦材料，其特征在于，摩擦材料的原料包括特征（1）至（7）中的至少一个：
（1）丁腈橡胶包括丁腈胶粉、促进剂；促进剂包括二硫化四乙基秋兰姆及2-硫醇基苯并噻唑；丁腈胶粉、二硫化四乙基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑的质量比为100:1~3:1~3；
（2）丁腈橡胶的制备方法为，丁腈胶粉与促进剂共混即可；
（3）玄武岩纤维经改性处理，改性方法为：玄武岩经碱蚀刻后，经洗涤、干燥后，再置于硅烷偶联剂溶液中，经过滤、干燥得到；
（4）芳纶浆粕经改性处理，改性方法为：芳纶浆粕置于硅烷偶联剂溶液中，经过滤、干燥得到；
（5）玄武岩纤维、芳纶浆粕经改性处理，改性剂包括硅烷偶联剂溶液，硅烷偶联剂为KH550；硅烷偶联剂溶液的配置方法为，向溶剂体系中加入质量分数为3~8wt.%的硅烷偶联剂，溶剂体系为体积比为9:1的无水乙醇-水混合液；
（6）玄武岩纤维的直径为13~25μm，长径比为4~13；
（7）硫酸钡的目数为1000目。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的树脂基电磁制动器摩擦材料，其特征在于，造孔抗磨剂包括特征（1）至（3）中的至少一个：
（1）造孔抗磨剂包括尿素颗粒和MXene材料；
（2）造孔抗磨剂中，尿素颗粒与MXene材料的质量比例为0.5~1.5:0.5~1.5；
（3）造孔抗磨剂中，MXene材料包括TiC MXene、Ti4N3 MXene、Nb2C MXene、V2C MXene中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的树脂基电磁制动器摩擦材料，其特征在于，尿素颗粒的目数为100~200目。
7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的树脂基电磁制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将各组分原料按比例共混后，经热压成型、后处理得到。
8.根据权利要求7所述的树脂基电磁制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，共混的工艺参数为，转速1000~2000r/min，时间5~20min。
9.根据权利要求7所述的树脂基电磁制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，热压成型的工艺参数为，成型温度为110~160℃，成型压力为4~10MPa，成型时间为5~18min，成型过程中经2~5次放气，每次放气20~35s。
10.根据权利要求7所述的树脂基电磁制动器摩擦材料的制备方法，其特征在于，后处理的工艺参数为，处理温度为140~180℃，处理时间为6~12h。
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|---|---|---|---|
| CN202311188145.4A CN116925495B (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 树脂基电磁制动器摩擦材料及其制备方法 |
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Denomination of invention: Resin based electromagnetic brake friction materials and their preparation methods Granted publication date: 20231128 Pledgee: Shuangliu Sub branch of Bank of Chengdu Co.,Ltd. Pledgor: Chengdu chaodechuang Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980017767 |