RU2072372C1

RU2072372C1 - Polymer friction composition

Info

Publication number: RU2072372C1
Application number: RU93050846A
Authority: RU
Inventors: Т.В. Комарова; Н.Г. Дигуров; Ю.Е. Дорошенко; В.В. Савинов; А.М. Шебанов; В.И. Баженов; В.Ю. Мищенко
Original assignee: Акционерное общество "Московский электродный завод"
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1997-01-27

Abstract

FIELD: manufacturing of braking engines. SUBSTANCE: proposed composition contains (mass %): diphenyl propane formaldehyde resol resin 12-16, butadiene acrylonitrile rubber 3, fibrous fillers 30-50 and mixture of grained friction fillers. Proposed material is manufactured by hot compressing. EFFECT: improves quality of desired product. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству полимерных фрикционных материалов и может быть использовано для изготовления тормозных устройств транспортных средств. The invention relates to the production of polymer friction materials and can be used for the manufacture of brake devices of vehicles.

Известна полимерная фрикционная композиция, содержащая в качестве связующего фенолформальдегидную смолу, волокнистые и зернистые наполнители, следующего состава, мас. Known polymer friction composition containing as a binder phenol-formaldehyde resin, fibrous and granular fillers, of the following composition, wt.

Фенолформальдегидная смола 12 16
Асбест 30 50
Бутадиеннитрильный каучук 2 4
Смесь фрикционных наполнителей 29 46
Фталоцианин меди 0,5 3
Недостатком данной композиции является низкая стабильность коэффициента трения в процессе изменения температуры на трущихся поверхностях. Значение коэффициента трения в области температур 350 450^oС, при которых начинается интенсивное разложение полимерного связующего, падает до 0,12, что обусловлено выделением фенола и других продуктов разложения связующего, выполняющих роль смазки. В процессе эксплуатации фрикционных материалов в тормозных узлах это приводит к неравномерности замедления автотранспортного средства, повышенному износу материала и загрязнению окружающей среды фенолом и другими токсичными продуктами.Phenol formaldehyde resin 12 16
Asbestos 30 50
Nitrile butadiene rubber 2 4
Mixture of friction fillers 29 46
Copper phthalocyanine 0.5 3
The disadvantage of this composition is the low stability of the coefficient of friction in the process of temperature changes on rubbing surfaces. The value of the coefficient of friction in the temperature range of 350,450 ^o C, at which intensive decomposition of the polymer binder begins, drops to 0.12, which is due to the release of phenol and other binder decomposition products that act as lubricants. During the operation of friction materials in brake assemblies, this leads to uneven deceleration of the vehicle, increased wear of the material and environmental pollution by phenol and other toxic products.

Известна полимерная фрикционная композиция с пониженным содержанием фенола, в которой последний частично замещен на анилин, мас. Known polymer friction composition with a reduced phenol content, in which the latter is partially substituted by aniline, wt.

Феноланилиноформальдегидная смола 13 15
Нитрильный каучук 2 4
Асбест 30 45
Фрикционные наполнители Остальное
Использование малофенольных смол позволяет стабилизировать коэффициент трения, значение которого в области температур 350 450^oС снижается до 0,15 0,18. При этом износостойкость композиции ухудшается. Кроме того устранить полностью экологически вредные выбросы в процессе эксплуатации фрикционного материала не удается.Phenolaniline-formaldehyde resin 13 15
Nitrile rubber 2 4
Asbestos 30 45
Friction Fillers Else
The use of low-phenol resins makes it possible to stabilize the coefficient of friction, the value of which in the temperature range 350,450 ^o C decreases to 0.15 0.18. In this case, the wear resistance of the composition deteriorates. In addition, it is not possible to eliminate completely environmentally harmful emissions during the operation of the friction material.

Повышение стабильности коэффициента трения, износостойкости композиционного материала и снижение вредных выбросов в процессе его изготовления и эксплуатации достигается с помощью использования в качестве термоотверждаемого связующего дифенилолпропанформальдегидной резольной смолы. Соотношение компонентов предлагаемой полимерной фрикционной композиции, мас. Improving the stability of the coefficient of friction, wear resistance of the composite material and reducing harmful emissions during its manufacture and operation is achieved by using diphenylol propane-formaldehyde resole resin as a thermosetting binder. The ratio of the components of the proposed polymer friction composition, wt.

Дифенилолпропанформальдегидная смола 12 16
Нитрильный каучук 3
Волокнистые наполнители 30 50
Смесь зернистых фрикционных наполнителей Остальное.Diphenylol propane formaldehyde resin 12 16
Nitrile rubber 3
Fibrous fillers 30 50
A mixture of granular friction fillers Else.

В качестве волокнистых наполнителей могут быть использованы асбест минеральные, полимерные, углеродные, металлические волокна. В качестве зернистых наполнителей барит, глинозем, графит, порошки металлов и их окислов. As fibrous fillers can be used asbestos mineral, polymer, carbon, metal fibers. As granular fillers, barite, alumina, graphite, powders of metals and their oxides.

Пресс-композицию изготавливали смешением указанных ингредиентов в смесителе под давлением 0,5 0,6 МПа в течение 10 мин. Фрикционный полимерный материал из данной пресскомпозиции изготавливают методом горячего прессования при 175±5^oС и давлении 100 МПа при выдержке в пресс-форме в течение 1 мин на 1 мм толщины изделия. Составы нескольких вариантов предлагаемого фрикционного материала приведены в табл. 1.A press composition was made by mixing these ingredients in a mixer under a pressure of 0.5 to 0.6 MPa for 10 minutes. Friction polymer material from this press composition is made by hot pressing at 175 ± 5 ^o C and a pressure of 100 MPa when holding in the mold for 1 min per 1 mm of the thickness of the product. The compositions of several options for the proposed friction material are given in table. one.

Триботехнические характеристики известного и предлагаемых композиционных материалов оценивали на машине трения СМТ-1 по методике. Методика моделировала работу фрикционного материала в дисковом тормозе автомобиля эксплуатирующегося в интервале от 20 до 500^oС. Это позволило получить объективные сравнительные характеристики материалов из различных пресс-композиций. Эксплуатационные фрикционные свойства материала характеризовали средним значением коэффициента трения, рассчитанным во всей области рабочих температур, энергетическим износом, и коэффициентом стабильности коэффициента трения. Коэффициент стабильности коэффициента трения оценивали как отношение среднего значения к максимальному за период испытания. Указанные триботехнические характеристики представлены в табл. 2.The tribotechnical characteristics of the known and proposed composite materials were evaluated on a SMT-1 friction machine according to the procedure. The technique simulated the work of friction material in the disc brake of a car operating in the range from 20 to 500 ^o C. This allowed us to obtain objective comparative characteristics of materials from various press compositions. The operational frictional properties of the material were characterized by the average value of the coefficient of friction calculated over the entire range of operating temperatures, energy wear, and the coefficient of stability of the coefficient of friction. The coefficient of stability of the coefficient of friction was estimated as the ratio of the average to the maximum over the test period. The indicated tribotechnical characteristics are presented in table. 2.

Прочность соединения тормозной колодки с металлическим каркасом, изготовленным из ст. 20, оценивали по методике представленной в ТУ 38-114-187-86. The strength of the connection of the brake pads with a metal frame made of art. 20, was evaluated according to the methodology presented in TU 38-114-187-86.

Cодержание фенола, выделяющегося при трении, оценивали в процессе фрикционных испытаний путем отбора газообразных продуктов непосредственно из зоны трения. Газообразные продукты пропускали через раствор реагента вступающего в реакцию с фенолом и изменяющим его оптическую плотность. Количественное содержание фенола оценивали по изменению оптической плотности реагента в соответствии с методикой. Полученные результаты так же представлены в табл. 2. The content of phenol released during friction was evaluated during friction tests by selecting gaseous products directly from the friction zone. Gaseous products were passed through a solution of a reagent reacting with phenol and changing its optical density. The quantitative content of phenol was evaluated by changing the optical density of the reagent in accordance with the method. The results obtained are also presented in table. 2.

Анализ полученных данных показал, что композиция, обеспечивающая среднее значение коэффициента трения на требуемом уровне 0,35 0,4 отвечает составам 1, 2, 3, при этом износ материала данного состава не превышает допустимого уровня 2,8•10^-13м³/Дж, и в 1,2 раза ниже, чем в композиции по прототипу. Композиция содержащая менее 12 полимерного связующего имеет износ выше допустимого уровня, а содержащая более 16 связующего характеризуется средним значением коэффициента трения ниже допустимого уровня. Стабильность коэффициента трения составов 1, 2, 3 выше стабильности коэффициента трения по известному прототипу в 1,3 раза. Коэффициент трения в области температур 350-450^oС снижается не более чем до 0,25. Прочность соединения фрикционного материала с металлическим каркасом у предложенной композиции выше чем у известной, а выделение фенола в процессе испытаний не обнаружено.Analysis of the obtained data showed that the composition, providing the average value of the coefficient of friction at the required level of 0.35 0.4, corresponds to compositions 1, 2, 3, while the wear of the material of this composition does not exceed the permissible level of 2.8 • 10 ^-13 m ³ / J, and 1.2 times lower than in the composition of the prototype. A composition containing less than 12 polymeric binders has wear above an acceptable level, and containing more than 16 binders is characterized by an average value of the coefficient of friction below an acceptable level. The stability of the coefficient of friction of compositions 1, 2, 3 is higher than the stability of the coefficient of friction according to the known prototype by 1.3 times. The friction coefficient in the temperature range 350-450 ^o With is reduced to no more than 0.25. The strength of the connection of the friction material with the metal frame of the proposed composition is higher than that of the known one, and the release of phenol in the test process was not detected.

Таким образом, предлагаемая композиция превосходит известную по стабильности коэффициента трения, износостойкости. Отсутствует выделение токсичного фенола. Данный результат обусловлен заменой связующего входящего в состав фрикционного материала на экологически чистую термореактивную смолу резольного типа, обладающую, по-видимому, и более прочной и частой сетчатой структурой. Использование предложенной полимерной фрикционной композиции в производстве тормозных колодок автомобилей позволит улучшить их потребительские характеристики, увеличить продолжительность эксплуатации и снизить вредное экологическое воздействие автотранспорта на окружающую среду. Thus, the proposed composition is superior to the known for the stability of the coefficient of friction, wear resistance. No toxic phenol release. This result is due to the replacement of the binder included in the friction material with an environmentally friendly thermosetting resin of the resole type, which, apparently, has a stronger and more frequent mesh structure. The use of the proposed polymer friction composition in the production of automobile brake pads will improve their consumer characteristics, increase the duration of operation and reduce the harmful environmental impact of vehicles on the environment.

Claims

A polymer friction composition containing a thermosetting resin, nitrile butadiene rubber, fibrous fillers, a mixture of granular friction fillers, characterized in that it contains diphenylol propane formaldehyde resole resin as the thermosetting resin in the following ratio of components, wt.

Diphenylol propane formaldehyde resole resin 12 16
Nitrile rubber 3
Fibrous fillers 30 50
A mixture of granular friction fillers