环保型高性能汽车刹车片及其制备方法

1、一种环保型高性能汽车刹车片，其特征在于：成分按重量百分比为黏 合剂4～15％，增强纤维10～48％，摩擦性能调节剂5～40％，无机填料10～60％， 其中黏合剂是酚醛类树脂、聚胺脂类树脂或环氧类树脂；增强纤维是钢纤维、 铜纤维、铝纤维、芳纶纤维、涤纶纤维、碳纤维、麻纤维、纸纤维、纤维素 纤维、喷胶岩棉纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、硅灰棉纤维或KFK复合纤维； 摩擦性能调节剂是莫氏硬度大于4.5的粉体：铬铁矿、石英砂、氧化铝、碳 化硅、长石、磁铁矿、硫铁矿、锆石，软金属、人造石墨、天然石墨、二硫 化钼中固态粉体状润滑剂中的一种或多种，含丁腈橡胶、轮胎粉的有机增韧 粉体或其他有机摩擦剂；无机填料是莫氏硬度小于4的陶瓷粉体：硫酸钡、 硫化锑、高岭土、膨润土、荧石、碳酸钙、滑石粉、白云石、石膏、云母、 蛭石或珊瑚岩。
2、一种根据权利要求1所述的环保型高性能汽车刹车片的制备方法，是 采用黏合剂、增强纤维、摩擦性能调节剂、无机填料按照配比进行混合，利 用耐高温偶联剂进行表面处理，其特征在于：
A：配料、混合
按配方对各个成分进行配料，然后，用立式混料机进行干式搅拌混合， 保证纤维充分分散、均匀，制得混合料待用；控制混合时间：5～40分钟；
B：热压制成型
采用正压方式在金属模具内压制成型，控制参数工艺：
温度：160±5℃，
压力：20±10％Mpa，
放气次数：4～6次，
保压时间：1～8分钟；
C：热处理
将热压成型后的产品，再经过热处理，处理工艺为：
室温升温1小时达110℃，在此温度保温2小时再升温1小时到180℃ 保温5小时，升温30分钟210℃，保温1小时；
D：磨削加工
利用干磨设备磨削加工；
E：表面喷涂
利用喷涂设备，将产品非摩擦面涂覆防锈涂层；
F：印标、包装
印上标示，包装待用。

技术领域：\n本发明涉及用塑性状态的物质生产特殊制品，具体是汽车制 动材料及其制备工艺。\n背景技术：\n随着汽车速度的提高、载重量的加大、环保意识的日益增强， 汽车行业对制动刹车片的综合性能也提出了越来越高的要求。用 石棉做成的汽车制动刹车片，在紧急刹车后产生的高温状态下( 300℃左右)，摩擦系数会严重下降，导致制动力矩衰退严重，影 响行车安全；且使用寿命短，更换频繁，这不但致使作业成本高， 而且在高温磨损下形成的脱水石棉粉尘，对人体具有很强的致癌 作用，对环境造成污染。\n发明内容：\n本发明的目的在于：提供一种方法制备环保型高性能汽车刹 车片，替代用石棉纤维制作的汽车制动刹车片，以克服石棉汽车 刹车片的高温衰退缺陷，提高刹车片的整体摩擦性能，延长其使 用寿命，降低作业成本，净化环境。\n本发明环保型高性能汽车刹车片的制备方法是采用黏合剂、 增强纤维、摩擦性能调节剂、无机填料按照配比进行混合，利用 耐高温耦联剂进行表面处理，具体工艺步骤如下：\nA：配料、混合：\n按配方对各个成分进行配料，然后，用特殊的混料机进行干 式搅拌混合，保证纤维充分分散、均匀，制得混合料待用；控制 混合时间：5～40分钟。\nB：热压制成型：\n采用正压方式在金属模具内压制成型，控制参数工艺：\n温度：160±5℃；\n压力：20±10％Mpa；\n放气次数：4～6次；\n保压时间：1～8分钟。\nC：热处理：\n将热压成型后的产品，再经过热处理，促使黏合剂达到最佳 黏合状态，处理工艺为：\n\nD：磨削加工：利用干磨设备，将产品加工到图纸规定尺寸。\nE：表面喷涂：利用喷涂设备，将产品非摩擦面涂覆防锈涂 层。\nF：印标、包装：按用户要求，印上特定的标示，包装待用。\n本发明环保型高性能汽车刹车片的成分按重量百分比为：\n黏合剂4～15％、增强纤维10～48％、摩擦性能调节剂5～ 40％、无机填料10～60％。\n本发明环保型高性能汽车刹车片的制备方法，其成分为：\n黏合剂是：酚醛类树脂、聚胺脂类树脂、环氧类树脂；\n增强纤维是：钢纤维、铜纤维、铝纤维、芳伦纤维、涤纶纤 维、碳纤维、麻纤维、纸纤维、纤维素纤维、喷胶岩棉纤维、硅 酸铝纤维、玻璃纤维、硅灰棉纤维、KFK复合纤维等；\n摩擦性能调节剂是：莫氏硬度大于4.5的粉体，如：铬铁 矿、石英砂、氧化铝、碳化硅、长石、磁铁矿、硫铁矿、锆石等； 有机增韧粉体，如：丁晴橡胶、轮胎粉、有机摩擦剂等；\n各种固态粉体状润滑剂包括软金属、人造石墨、天然石墨、 二硫化钼等；\n无机填料是：莫氏硬度小于4的陶瓷粉体，如：硫酸钡、硫 化锑、高岭土、膨润土、荧石、碳酸钙、滑石粉、白云石、石膏、 云母、蛭石、珊瑚岩等。\n本发明所述的方法制备的环保型高性能汽车刹车片克服了石 棉汽车刹车片的高温衰退缺陷，提高了刹车片的整体摩擦性能， 替代了用石棉纤维制作的汽车制动刹车片，延长其使用寿命，降 低了作业成本，净化了环境。\n具体体现如下：\nA.发明的特点\n(1)采用多种非石棉纤维，替代分散性、亲和性好的石棉纤 维，利用独特的多种耐高温耦联剂处理技术，解决了非石棉纤维 与基体的亲和性(润湿性)问题；结合混料机内部结构特有的特 殊设计，克服了复合非石棉纤维混合过程中抱团的问题，使纤维 在混合过程中分散好，解决了由以上问题引发的刹车片内抗强度 不够、摩擦性能不稳定等缺陷。\n(2)由于树脂固有的高温热分解特性，汽车摩擦材料中树脂 含量过高，则高温衰退严重；而树脂含量过低，则整体强度又不 够。采用特有的低含量树脂基体技术，结合强化橡胶交联及抗老 化处理等手段，既解决了产品的材料韧性，又提高材料的抗高温 衰退性能、内抗剪切强度，以及抗老化性能。\n(3)利用现代分析技术，对原材料的热特性、相变进行基础 性研究分析，根据研究结果，对原材料进行筛选。配方中采用热 稳定性好、相变少的组元，如沉淀硫酸钡、硅灰棉、白云石等关 键性填料，提高了刹车片的耐高温性能；利用表面偶联技术，增 加填料与树脂基体的相容性，很好地解决了基体、纤维、填料复 合强化问题，提高刹车片使用寿命。\n(4)石墨材料可减少刹车片磨损量，降低制动噪声，增加刹 车平稳性，但在450℃以上，会快速氧化，引起高温衰退以及磨 损增大等问题。采用独有的多组元润滑技术，解决了摩擦界面隔 膜、积炭问题，既起到了润滑作用，又不产生高温热衰退，同时， 又提高刹车片耐磨性。\n(5)将空心微球结构的粉末(如煤灰)、膨胀垤石等多孔原 料，利用耐高温粘结剂进行预混合造粒，制备特有的粉体多孔复 合颗粒，应用到刹车片中，达到降低刹车片比重、降低成本、抑 制制动噪声、减少高温衰退的作用，从整体上提高了刹车片的综 合性能。国内外汽车生产的无石棉刹车片，普遍存在高温衰退大、 材料加工的韧性差、强度不够的问题，而使用寿命与国外同类产 品相当。\n(6)通过基础性研究，大量采用资源丰富、价格便宜的国产 原材料，并通过工艺优化、简化生产工艺，使生产成本大幅度降 低，产品市场价格只相当于同类进口产品的30％，具有很强的国 际国内市场竞争力。\nB.本发明生产的产品性能与传统石棉产品性能的比较\n新开发的高性能、环保型刹车片，替代石棉产品，刹车材料 中不含有害成分，对环境无污染，并且抗高温热衰性能特好，刹 车灵敏、制动平稳、无制动尖叫声，能够满足汽车高速、高负荷 的运行安全，而使用寿命提高到石棉产品的2～3倍以上\n石棉与无石棉刹车片产品性能比较(东风EQ153商用车)\n\n从以上数据可以看出，中南大学与博云新材料公司开发的无 石棉刹车片性能远远优于石棉产品。但成本上，要比石棉产品高 20％左右。一般石棉摩擦材料的混合料成本在3000～6000元/吨， 而无石棉摩擦材料混合料成本在4500～7000元/吨，以东风EQ153 刹车为例，石棉片售价：11元/片，高性能、无石棉刹车片售价： 14元/片。因此，环保型、高性能无石棉刹车片与传统的石棉刹 车片相比，具有很高的性能价格比优势。\n从根本上解决了基体、非石棉纤维与关键的摩擦性能调节剂 三者的复合强化问题，解决了材料抗高温衰退性能、刹车片强度 及耐磨性；采用多组元润滑技术，克服了石墨润滑材料在高温引 发的高温衰退、磨损增大等缺陷，解决了摩擦界面隔膜、积炭问 题。\n附图说明：\n图1为本发明环保型高性能汽车刹车片的工艺流程示意图。\n具体实施方式：\nA：长安乘用车盘式刹车片实例：\n①按如下配方配料：\n酚醛树脂9％；钢纤维12％；黄铜纤维5％；紫铜纤维3％； 芳伦纤维3％；玻璃纤维5％；硅灰棉6％；人造石墨5％；天然 石墨5％；铬铁矿8％；硫铁矿8％；磁铁矿5％；硫化锑4％；硫 酸钡10％；白云石5％；氟化钙3％；高岭土4％；\n②利用立式混料机进行混合，保证各成分达到均匀分布；\n③利用热压机和特定的工装、模具，将混合料按一定重量置 于模具中，压制成型；\n④利用大功率烘箱进行酚醛树脂固化处理；\n⑤按图纸要求，对热处理后的产品，进行后续机加工；\n⑥包装入库。\nB：东风汽车EQ153鼓式刹车片实例\n①配方：\n酚醛树脂15％；钢纤维20％；黄铜纤维5％；纤维素纤维 3％；玻璃纤维5％；岩棉5％；FKF纤维3％；硅灰棉5％；人造 石墨4％；天然石墨6％；铬铁矿4％；磁铁矿5％；硫铁矿4％； 石英砂3％；氧化铝3％；高岭土5％；膨润土3％；蛭石2％。\n②利用立式混料机进行混合，保证各成分达到均匀分布；\n③利用热压机和特定的工装、模具，将混合料按一定重量置 于模具中，压制成型；\n④利用大功率烘箱进行酚醛树脂固化处理；\n⑤按图纸要求，对热处理后的产品，进行后续机加工；\n⑥包装入库。\nC；桑塔纳轿车盘式刹车片实例\n①配方：\n酚醛树脂5％；钢纤维20％；芳伦纤维2％；紫铜纤维5％； 黄铜纤维3％；纸纤维1％；硫化锑7％；人造石墨15％；石油焦 6％；铬铁矿8％；氧化铝2％；硅灰棉9％；硫酸钡5％；白云石 2％；蛭石3％；复合粒子7％。\n②利用立式混料机进行混合，保证各成分达到均匀分布；\n③利用热压机和特定的工装、模具，将混合料按一定重量置 于模具中，压制成型；\n④利用大功率烘箱进行酚醛树脂固化处理；\n⑤按图纸要求，对热处理后的产品，进行后续机加工；\n⑥包装入库。