本发明涉及到一种制动摩擦材料或绒制品离合器面片摩擦材料的制造方法，具体地说是一种采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法。
背景技术：
目前，国内外摩擦材料制造业的主流混料工艺为干法混料，即将酚醛树脂粉、橡胶粉、短纤维、填料和摩擦性能调节剂在干法混料设备中搅拌，将干法混合后的物料直接用于制备摩擦材料。该工艺必须使用短纤维，当纤维长度超过3～4.5mm时，纤维不易分散，并且会结团起球，严重影响摩擦材料的品质。公开号为US20040164438的美国专利公开了一种采用长度为2～15mm的纤维制造摩擦材料的方法，该方法采用树脂和填料的混合水浆浸渍纤维料，再用压力将水挤出并进行干燥。该工艺方法效率较低，且不适合长度超过15mm的纤维。申请人提出的公开号为CN1724246A中国发明专利申请公开了一种采用玻璃纤维布边角料制造模塑料的方法，但该专利仅针对玻璃纤维布边角料，对长丝状或乱丝状纤维材料作为摩擦材料的原材料没有提及，对于制备具有非均相结构的摩擦材料也未涉及。干法混料所制备的摩擦材料称为均相材料，该方法非常依赖于配方设计，其缺点在于：如果配方中不采用高档原材料或配方设计不恰当，材料的摩擦系数就不稳定，磨损大，易发生热衰退。故该方法非常依赖于配方设计。当前，摩擦材料的发展趋势是由传统的材料配方设计上升到材料的内部结构设计，即采用造粒技术使材料成为颗粒状，使制备的摩擦材料具有一定的非均相结构，从而有效控制摩擦材料的密度、气孔率、可压缩性、固有频率、舒适度等。现有摩擦材料颗粒化技术主要分为两种：（1）采用密炼机、开炼机混料，再用分级粉碎机或切粒机造粒，该方法可以采用固体橡胶为原材料，但制造成本过高。（2）采用水或水溶胶（如蜂蜜）在无压力混料机进行造粒，该方法制备的颗粒，含水量偏高则需要进行干燥和固化，含水量较低则需要挤压造粒。上述造粒技术存在以下不足：（1）不适合采用长纤维为原材料；（2）第一种造粒技术的制造成本过高；（3）第二种造粒技术对仅进行干燥的工艺，颗粒较为松散易碎，对改进材料内部结构作用不大；对同时进行干燥和固化的工艺，虽然颗粒强度较高，但经过部分固化的颗粒表面和树脂结合不牢，会在材料中形成弱界面，在恶劣工况下，弱界面易开裂；对挤压造粒工艺，较低的含水量也会影响材料的性能，即使1%的含水量也会使材料的磨损增长较大，在恶劣工况下，材料中的水分在高温下急剧膨胀，会导致材料开裂。此外，上述技术方法也没有涉及将不同配方和不同性能的颗粒相组合，制备具有非均相结构材料的方法。虽然在干法混料中加入的颗粒料不超过30%时可以形成部分非均相结构，但主体材料还是均相结构；如颗粒料加入量超过30%，材料在恶劣工况中极易开裂。目前，将规整的长纤维加工成短纤维已具有成熟的工艺。但在工业生产中，还会产生大量的纤维乱丝，如碳纤维乱丝、玻璃纤维乱丝、合成纤维乱丝、麻纤维下脚料乱丝，将这些乱丝加工成适合于摩擦材料使用的短纤维，加工成本极高。但如果将这些乱丝作为摩擦材料使用的原材料，是一种资源节约型的制造技术。此外，如果能将有些长丝状纤维材料如岩棉，直接作为短纤维增强的摩擦材料，也可以减少切断纤维的成本。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提出一种可直接以长纤维为原料，有效运用材料内部结构设计理念制造出满足各种细分要求的高性能非均相摩擦材料的采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，它能将长纤维乱丝用于制造摩擦材料，不需要采用干燥工艺，可大幅降低生产成本。为解决上述技术问题，本发明采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法包括如下步骤：（1）以捏合机作为湿法混料设备，以水或溶剂作为浸润剂，将长丝状或乱丝状纤维材料和酚醛树脂、填料、其它易分散的短纤维和橡胶进行捏合和混合，在捏合机的挤压、剪切和撕拉作用下，以及填料的切割作用下，所述长丝状或乱丝状纤维材料断裂成为达到规定要求的短纤维，短纤维又被所述酚醛树脂、填料和橡胶的混合物所包覆，成为带有纤维状颗粒和不同大小团状颗粒的湿混料；（2）将所述湿混料采用粉碎机进行粉碎，成为颗粒湿混料；（3）将一种或几种不同配方的所述颗粒湿混料和粉末酚醛树脂、填料、其它易分散的短纤维在混料机内混合，制成模压料；（4）采用模压工艺，将所述模压料制成制动摩擦材料或绒制品离合器面片摩擦材料，使上述摩擦材料具有非均相结构。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述长丝状或乱丝状纤维材料、酚醛树脂、填料、其它易分散的短纤维和橡胶之间重量配比范围为5～35:8～20:30～60:2～10:2～18。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，将所述湿混料采用粉碎机进行粉碎时，粉碎后的颗粒大小控制在使80%～95%的所述颗粒湿混料能通过2～10目的筛网。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述颗粒湿混料占所述模压料的重量含量为30%～95%。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述捏合机带有夹套装置和真空装置；所述捏合机工作时，采用蒸汽对所述捏合机进行加热，使所述捏合机内物料的温度在60～130℃范围内可调节，通过调节温度和真空度，控制所述湿混料的水分；所述粉碎机的筛网具有矩形孔，矩形孔长度为10～20mm，宽度为1～3mm，通过控制矩形孔尺寸以控制所述颗粒湿混料的颗粒分布；所述混料机为高速混料机、犁耙式混料机或螺带式混料机。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述长丝状或乱丝状纤维材料为玻璃纤维、岩棉纤维、碳纤维、聚丙烯腈预氧丝、合成纤维、天然纤维素纤维中的一种或几种的组合。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，组成所述长丝状或乱丝状纤维材料的各种纤维重量含量为：玻璃纤维2～70%，岩棉纤维5～80%，碳纤维2～30%，聚丙烯腈预氧丝2～15%，合成纤维2～15%，天然纤维素纤维2～20%。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述玻璃纤维为长度20mm以上的乱丝和玻璃纤维布边角料；所述岩棉纤维为长度100mm以上的岩棉；所述碳纤维为长度20mm以上的乱丝和碳纤维布边角料；所述聚丙烯腈预氧丝为长度在20mm以上的乱丝；所述合成纤维为各种长度的回收纤维乱丝；所述回收纤维乱丝为腈纶重量含量在75%以上的乱丝，或涤纶重量含量在75%以上的乱丝，或腈纶和涤纶二者合计重量含量在75%以上的乱丝；所述天然纤维素纤维为回收棉和麻纤维下脚料。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述溶剂为甲醇或乙醇，所述水或溶剂与所述捏合机中物料的重量比例为2～8:100。加入水或溶剂，有助于填料、纤维和树脂的浸润，降低工作场所的粉尘，并可起润滑剂的作用，降低捏合机的阻力。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述酚醛树脂为热固性液体酚醛树脂，其技术指标为：含固量75～80％，25℃条件下粘度1500～10000mPas。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述酚醛树脂为热塑性固体酚醛树脂，其技术指标为：聚合速度60～200秒，游离酚的重量含量小于3％；加入所述酚醛树脂时，需要加入六次甲基四胺，其加入重量为所述酚醛树脂的6～12％。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述酚醛树脂为热塑性固体酚醛树脂，其技术指标为：聚合速度80～110秒，游离酚的重量含量小于2％，软化点90～105℃；加入所述酚醛树脂时，需要加入六次甲基四胺，其加入重量为所述酚醛树脂的8～10％。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述橡胶为未硫化的块状丁腈橡胶或块状丁苯橡胶，或为粉末橡胶，所述粉末橡胶为丁腈橡胶粉或轮胎粉；加入所述未硫化的块状丁腈橡胶或块状丁苯橡胶时，需同时加入硫化剂、促进剂和防老剂。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述填料为铬铁矿粉、硫铁矿粉、铁矿粉、重晶石、硫酸钡、碳酸钙、长石粉、氧化铝、碳化硅、人造石墨、鳞片石墨、微晶石墨、石油焦、摩擦粉、硫化锑、二硫化钼、还原铁粉、硅藻土中五种以上材料的组合，并根据摩擦学原理、工程经验和试验方法确定组合配比。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述其它易分散的短纤维为钢纤维、铜纤维、石棉、短切玻璃纤维、岩棉纤维、芳纶浆粕和复合纤维一种或的几种组合。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述橡胶为粉末橡胶，捏合和混合时其加料次序如下：先加入所述填料和粉末橡胶，然后加入所述酚醛树脂，再加入所述水或溶剂，开动所述捏合机，逐步加入所述长丝状或乱丝状纤维材料；所述捏合机工作时，采用蒸汽对捏合机加热，使捏合机内物料的最高温度控制在80～100℃范围内，通过调节温度和真空度，控制所述颗粒湿混料的含水量；物料在所述捏合机内捏合的时间为1～3小时；所述长丝状或乱丝状纤维材料成为达到规定要求的短纤维时，即可出料。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述酚醛树脂为所述热塑性固体酚醛树脂，所述橡胶为未硫化的块状丁腈橡胶或块状丁苯橡胶，捏合和混合时其加料次序如下：先加入所述填料，然后加入所述热塑性固体酚醛树脂，再加入所述水或溶剂，开动所述捏合机，逐步加入所述未硫化的块状丁腈橡胶或块状丁苯橡胶和所述长丝状或乱丝状纤维材料，所述未硫化的块状丁腈橡胶或块状丁苯橡胶和所述热塑性固体酚醛树脂充分混合均匀后，加入硫化剂、促进剂、防老剂和六次甲基四胺；加入所述六次甲基四胺前，所述捏合机内物料的最高温度为100～120℃；加入所述六次甲基四胺后，所述捏合机内物料的最高温度为90～105℃；所述硫化剂、促进剂、防老剂和六次甲基四胺和其它物料捏合均匀，当所述长丝状或乱丝状纤维材料成为达到规定要求的短纤维时，即可出料。上述采用长纤维制造短纤维增强摩擦材料的方法，所述规定要求的短纤维是指占总量80～90%的纤维的长度均小于20毫米。本发明由于采用了上述技术方案，它直接采用长纤维（长丝状或乱丝状纤维材料）制造短纤维增强摩擦材料，使长纤维乱丝可用于制造摩擦材料，实现了将循环经济的理念用于摩擦材料制造业的目标，并大幅降低了生产成本。它弥补了现有非均相摩擦材料制造技术中存在的不足，有效运用材料内部结构设计的理念，能够制造出满足各种细分要求的高性能非均相摩擦材料。此外，本发明采用了加热捏合抽真空的组合工艺制备颗粒料，可以严格控制颗粒料的水分，不需要采用干燥工艺，节约了能耗。具体实施方式实施例1采用L1-A、L1-B两种湿混料制作短纤维增强摩擦材料。1．L1-A湿混料的配制。配方如下表所示。成分重量比成分重量比热固性液体酚醛树脂14玻璃纤维布边角料15碳纤维乱丝3回收腈纶2岩棉长丝10回收棉花2石油焦（20目）10微晶石墨6铬铁矿粉5硫铁矿粉12丁腈胶粉3轮胎粉2重质碳酸钙6鳞片石墨4水（浸润剂）3钢纤维6热固性液体酚醛树脂的技术指标含固量(%)粘度（25℃）（mPas）786100将鳞片石墨、石油焦、微晶石墨、铬铁矿粉、硫铁矿粉、丁腈胶粉、轮胎粉、重质碳酸钙、钢纤维、热固性液体酚醛树脂和水按上表比例加入捏合机，开启捏合机捏合桨和蒸汽加热装置，逐步加入岩棉长丝、回收腈纶、回收棉花、碳纤维乱丝和玻璃纤维布边角料，捏合30～40分钟，当温度升到90℃时，关闭蒸汽加热装置，开动真空泵对捏和机抽真空，真空度维持在300mm汞柱，继续捏合，直到纤维达到要求的长度，即可出料。采用粉碎机将L1-A湿混料粉碎到如下细度：4目过筛量大于85%。2.L1-B湿混料的配制。配方如下表所示。腰果油三聚氰胺改性酚醛树脂技术指标软化点（℃）游离酚（%）聚合速度（秒）1021.580将腰果油三聚氰胺改性酚醛树脂、炭黑、铁矿粉、人造石墨、铬铁矿粉、重质碳酸钙、陶瓷纤维、氧化铝、石油焦和水按上表比例加入捏合机，开启捏合机捏合桨和蒸汽加热装置，逐步加入固体丁腈橡胶、回收腈纶、岩棉长丝、碳纤维乱丝和玻璃纤维乱丝，捏合30～40分钟，当温度升到110℃时，关闭蒸汽加热装置，当固体丁腈橡胶和其它物料充分互溶时，将温度降到90℃，加入促进剂TMTD、防老剂RD、硫黄和六次甲基四胺，继续捏合，直到纤维达到要求的长度，即可出料。采用粉碎机将L1-B湿混料粉碎到如下细度：8目过筛量大于85%。3.L1模压料的配制。配方如下表所示。将下表中原材料和颗粒湿混料加入高速混料机进行搅拌，即成为模压料。L1模压料配方成分重量比成分重量比粉末酚醛树脂7钢纤维10L1-A湿混料40L1-B湿混料20硫铁矿粉4人造石墨3石油焦3铁矿粉2铬铁矿粉2复合纤维6短切玻璃纤维3粉末酚醛树脂技术指标流距（mm）游离酚（%）聚合速度（秒）321.278将混合好的模压料送至压机上压制。压制时模具温度为165℃，压力为20Mpa，保压时间为15分钟。将压制好的成型送入烘箱，进行热处理。热处理条件，140℃开始升温，每小时升温10℃，180℃保温6小时，随炉冷却。即可得到无石棉鼓式刹车片半成品。采用GB5763-2008标准方法测试，性能如下：冲击强度（J/cm2）：0.42。实施例2采用L2-A、L2-B两种湿混料制作短纤维增强摩擦材料。1.L2-A湿混料的配制。配方如下表所示。成分重量比成分重量比热塑性固体酚醛树脂10六次甲基四胺1聚丙烯腈预氧丝乱丝2碳纤维乱丝10芳纶2玻璃纤维乱丝10岩棉长丝10硫酸钡10石油焦（20目）12人造石墨6鳞片石墨5丁腈胶粉3铬铁矿粉7硫铁矿粉12水（浸润剂）6热塑性固体酚醛树脂技术指标软化点（℃）游离酚（%）聚合速度（秒）951.3101将热塑性固体酚醛树脂、六次甲基四胺、硫酸钡、石油焦、人造石墨、鳞片石墨、丁腈胶粉、铬铁矿粉、硫铁矿粉、芳纶和水按上表比例加入捏合机，开启捏合机捏合桨和蒸汽加热装置，逐步加入岩棉长丝、玻璃纤维乱丝、聚丙烯腈预氧丝乱丝和碳纤维乱丝，捏合40～60分钟，当温度升到90℃时，关闭蒸汽加热装置，开动真空泵对捏和机抽真空，真空度维持在300mm汞柱，继续捏合，直到纤维达到要求的长度，即可出料。采用粉碎机将L2-A湿混料粉碎到如下细度：4目过筛量大于85%。2．L2-B湿混料的配制。配方如下表所示。腰果油三聚氰胺改性酚醛树脂技术指标软化点（℃）游离酚（%）聚合速度（秒）1021.580将腰果油三聚氰胺改性酚醛树脂、炭黑、石油焦、铁矿粉、人造石墨、铬铁矿粉、重质碳酸钙、陶瓷纤维、氧化铝、芳纶和水按上表比例加入捏合机，开启捏合机捏合桨和蒸汽加热装置，逐步加入固体丁腈橡胶、岩棉长丝、回收腈纶和碳纤维乱丝，捏合60～90分钟，当温度升到110℃时，关闭蒸汽加热装置，当固体丁腈橡胶和其它物料充分互溶时，将温度降到90℃，加入促进剂TMTD、防老剂RD、硫黄和六次甲基四胺，继续捏合，直到纤维达到要求的长度，即可出料。采用粉碎机将L2-B湿混料粉碎到如下细度：8目过筛量大于80%。3．L2模压料配制。配方如下表所示。将下表中原材料和颗粒湿混料加入高速混料机进行搅拌，即成为模压料。成分重量比成分重量比粉末酚醛树脂3人造石墨6L2-A湿混料30L2-B湿混料30硫铁矿粉6铬铁矿粉2石油焦6黄铜屑6摩擦粉7硫酸钡4粉末酚醛树脂技术指标流距（mm）游离酚（%）聚合速度（秒）321.278将混合好的模压料送至压机上压制。压制时模具温度为155℃，压力为25Mpa，保压时间为15分钟。将压制好的成型送入烘箱，进行热处理。热处理条件，140℃开始升温，每小时升温10℃，160℃保温2小时，每小时升温20℃，220℃保温6小时，随炉冷却。即可得到盘式刹车片半成品。采用GB5763-2008标准方法测试，性能如下：本发明方法中，当加入酚醛树脂需加入六次甲基四胺，加入橡胶需加入硫化剂、促进剂和防老剂时，在计算长丝状或乱丝状纤维材料、酚醛树脂、填料、其它易分散的短纤维和橡胶之间的重量配比时，酚醛树脂的重量包括六次甲基四胺的重量，橡胶的重量包括硫化剂、促进剂和防老剂的重量。