本发明涉及汽车零部件
技术领域：
，具体涉及一种橡胶基颗粒料及其制备方法。
背景技术：
：近几年，全球的汽车产业得到了快速发展。刹车片作为汽车配件中的关键零部件之一，不仅决定着汽车的安全行驶和舒适行驶，也是影响汽车行业节能环保的重要因素之一。汽车刹车片用摩擦材料的发展已经拥有几百年的历史，为满足全球化发展的需要，目前，石棉型摩擦材料由于石棉的强致癌性早已被淘汰，取而代之的是半金属、低金属和无石棉有机(NAO)摩擦材料，而铜作为上述摩擦材料配方中良好的调节剂，具有良好的热属性、机械特性及化学特性，目前仍在大量使用。然而，铜作为重金属之一，在环境中不会被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下进行富集，最后进入人体，最终影响人类的身体健康。美国华盛顿州和加利福尼亚州环保法规分别对汽车刹车片中铜的含量进行了限制，如表1和表2所示：表1美国华盛顿州环保法规(SB6557)规定元素含量(wt％)生效日期铜<52021年1月1日铜<0.52023年1月1日表2加利福尼亚州环保法规(SB346)规定元素含量(wt％)生效日期铜<52021年1月1日铜<0.52025年1月1日以上法规的出现，是全球刹车片行业向环保无铜化方向发展的一个趋势，因此，寻找铜替代材料势在必行。由于铜的特性，使其在摩擦材料中发挥一定性能，例如：(1)铜具有良好的导热性，可提高摩擦材料高温下的冷却速度及热扩散；(2)铜具有良好的延展性，可提高摩擦材料的抗磨损性；(3)铜纤维的机械特性，可提高摩擦材料的机械强度；(4)铜具有良好的化学特性，在制动过程中被高温氧化，可稳定摩擦系数。针对以上铜在摩擦材料中所发挥的优异特性，为了替代重金属铜，国内外行业中多选择两种或两种以上的原材料来替代铜，并且添加量远远超过铜的含量。由此，一方面导致原始配方配比的改变；另一方面，成本也随之增加。而传统的橡胶基颗粒料种类较多，该类材料因具有良好的弹性、独立的配方体系，在摩擦材料中多以减噪、提高制动舒适度为目的的摩擦性能调节剂进行添加，但传统的橡胶颗粒料由于橡胶添加比例较高，热扩散性较差，易导致摩擦材料整体的耐高温性能较差。因此，传统的橡胶颗粒料作为铜替代产品在摩擦材料中的应用有很大限制。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种橡胶基颗粒料及其制备方法，有效解决了现有技术中存在的非等量替代铜导致的配方配比变化、成本增加，替代铜后导致性能变差、不环保等缺陷。为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种橡胶基颗粒料，以橡胶基颗粒料的原料组分的总质量为基准计，所述橡胶基颗粒料包括以下原料组分及质量百分含量：丁腈橡胶7％-12％，丁苯橡胶2％-5％，炭黑3％-7％，硫磺1％-4％，硫化促进剂1％-3％，多元导热复合粉料70％-85％。进一步地，所述丁腈橡胶为NBR2907，丁苯橡胶为SBR1500。更进一步地，所述丁腈橡胶和丁苯橡胶均采用胶块状，胶块的大小只要满足能够加入到混炼机中即可，采用丁腈橡胶胶块和丁苯橡胶胶块的目的是为了方便将其他原料组分均匀的分散到丁腈橡胶和丁苯橡胶中。进一步地，所述炭黑的粒度为325-500目。所述硫磺的粒度为325-500目。所述硫化促进剂的粒度为100-325目。所述硫化促进剂选自二硫化四甲基秋兰姆(TT)和二硫化二苯骈噻唑(DM)中的一种或两种。进一步地，以多元导热复合粉料的原料组分的总质量为基准计，所述多元导热复合粉料包括以下组分及质量百分含量：酚醛树脂1％-4％，芳纶浆粕0.5％-2％，矿物纤维10％-20％，鳞片石墨3％-8％，硫化锡8％-15％，氧化镁15％-25％，氧化铝1％-5％，碳纤维5％-15％，氧化铁黑5％-15％，硫酸钡20％-30％。更进一步地，所述酚醛树脂为未改性酚醛树脂，所述未改性酚醛树脂的流动距离为14-20mm，凝胶化时间为30-50S。其中流动距离和凝胶时间参考GB/T24411-2009标准中附录A2和A4的方法测得。更进一步地，所述芳纶浆粕长径比为50-80。所述矿物纤维长径比为14-25，购自Lapinus公司，该矿物纤维经过表面处理进行改性，具有很好的热传导性。更进一步地，所述鳞片石墨的粒度为100-120目；所述硫化锡的粒度为325-500目，所述氧化镁的粒度为325-500目，所述氧化铝的粒度为200-325目。更进一步地，所述碳纤维的长径比为8-20，其导热系数可高达700W/m·k；所述氧化铁黑的粒度为325-500目；所述硫酸钡的粒度为325-500目。进一步地，所述多元导热复合粉料的制备方法为：(1)先将芳纶浆粕、硫酸钡、氧化镁加入到高速搅拌机中搅拌；(2)然后将酚醛树脂、矿物纤维、鳞片石墨、硫化锡、氧化铝、氧化铁黑、碳纤维共7种原料加入到高速搅拌机中搅拌，使得所有原材料混合均匀。更进一步地，步骤(1)中搅拌时间为2-10分钟，步骤(2)中搅拌时间为5-15分钟。更进一步地，步骤(1)和步骤(2)中搅拌速度均为1000转/分钟。本发明还提供了一种制备上述橡胶基颗粒料的方法，具体步骤如下：(1)混炼：先将丁腈橡胶和丁苯橡胶加入密闭式炼胶机料仓中混炼；然后加入多元导热复合粉料、炭黑，继续混炼；最后加入硫磺、硫化促进剂，继续混炼，混炼结束后排胶冷却；(2)破碎筛分：将冷却至室温的混炼料分批加入破碎机中破碎，使用60目、100目筛子筛分，并取60目与100目之间的颗粒料，即得橡胶基颗粒料。优选地，步骤(1)中加入丁腈橡胶和丁苯橡胶的混炼时间为2-4min，加入多元导热复合粉料、炭黑后混炼时间为2-4min；加入硫磺、硫化促进剂后的混炼时间为2-3min。优选地，步骤(1)中混炼过程中炼胶机的转速为15-20转/分。优选地，步骤(1)混炼过程中炼胶机温度控制在50-70℃。本发明第三方面还提供了一种橡胶基颗粒料在摩擦材料中的应用，以摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，橡胶基颗粒料的质量百分比为5-15％。在本发明中，多元导热复合粉料选用在增摩填料类材料中导热性较优的氧化铝、氧化镁作为橡胶颗粒料中的增摩剂，鳞片石墨作为润滑剂，以及矿物纤维和碳纤维作为增强纤维，使得制备的橡胶基颗粒料具有较优的热扩散性能，用于摩擦材料时可促进摩擦材料在制动过程中与对偶件界面之间的热量散失。另外，将本发明所制得的橡胶基颗粒料用于摩擦材料中时，在摩擦材料热压成型及固化处理过程中，丁腈橡胶、丁苯橡胶在硫化促进剂的作用下会发生化学交联，对橡胶基颗粒料中的多元导热复合粉料进行“一次粘结”，提高橡胶颗粒料自身的机械强度；多元导热复合粉料中添加的酚醛树脂，在固化过程中对粉料中的其他组分及橡胶进行“二次粘结”，在提高橡胶基颗粒料自身的机械强度的同时，还可提高橡胶基颗粒料与摩擦材料其他组分在固化过程中的粘结力，进而提高摩擦材料整体的机械强度，满足摩擦材料在制动过程中的耐磨性。本发明通过上述“二次粘结”增强机制对橡胶基颗粒料和摩擦材料进行机械增强，可满足刹车片低磨耗、寿命长的要求。另外，本发明的橡胶基颗粒料经固化处理后仍然保持一定的柔韧性，可降低摩擦材料噪音发生概率，提高摩擦材料制动过程中的舒适性。相比现有技术中采用的黄铜纤维(其中黄铜纤维中铜的质量百分比为60-64％，锌的质量百分比为36-40％，粒度范围：30目筛上物≤20％，黄铜纤维在摩擦材料中所占质量百分比为5-15％)，本发明的橡胶基颗粒料可以实现等比例替代摩擦材料中的黄铜纤维，不损伤对偶件，且在加入量较低时初始性能更优异，缩短了磨合期。本发明在制备橡胶基颗粒料时采用分三次加料的混炼技术，可以匹配多种原材料进行多元复合，能够达到在摩擦材料配方中在一定范围内同比例替代黄铜纤维的目的。总之，本发明可解决摩擦材料配方中等比例替代重金属铜的环保问题，符合全球刹车片行业环保无铜化发展的趋势；本发明的橡胶基颗粒料与黄铜纤维添加比例相同时，所制得的摩擦材料的摩擦与磨损性能表现一致，同时橡胶基颗粒料的降噪性能方面优于黄铜纤维，且添加量越大降噪优势越明显；相比黄铜纤维，橡胶基颗粒料的添加可降低对对偶件的损伤，并极大的提高制动过程中的脚踏板舒适度，添加量较低时初始性能更优异，可缩短磨合期。而且本发明的橡胶基颗粒料有助于在摩擦界面形成稳定的摩擦层，可防止落灰，且无毒无害，清洁、环保无污染。具体实施方式下面借助具体实施例来描述本发明。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属
技术领域：
的技术人员能够更好地了解本发明。但是，对于所属
技术领域：
内的技术人员来说明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的实施例和优点仅作说明之用，而不应被看作是对权利要求的限定，除非在权利要求中明确提出。本发明实施例中所用到的原料均为本领域技术人员所熟知的常规物料，可通过一般商业途径获得。其中，酚醛树脂购自翰森公司，芳纶浆粕购自杜邦公司，矿物纤维购自Lapinus公司，鳞片石墨购自青岛海达公司，氧化铝购自淄博月得公司，氧化镁购自黄石鑫溢公司，碳纤维购自盐城翔盛公司，氧化铁黑购自德清户田公司，重晶石购自CIMBAR公司，炭黑购自天津腾炭公司，硫磺购自新泰汶河化工厂，丁腈橡胶购自兰化公司，丁苯橡胶购自兰化公司，硫化促进剂购自兰化公司。其中，上述酚醛树脂的流动距离为14-20mm，凝胶化时间为30-50S；芳纶浆粕长径比为50-80；矿物纤维长径比为14-25；鳞片石墨的粒度为100-120目；硫化锡的粒度为325-500目，氧化镁的粒度为325-500目，氧化铝的粒度为200-325目，碳纤维长径比为8-20；氧化铁黑粒度为325-500目；硫酸钡的粒度为325-500目。炭黑的粒度为325-500目，硫磺的粒度为325-500目，硫化促进剂的粒度为100-325目。上述各原料的配比不同，可以构成不同的实施例，具体如下：实施例11、多元导热复合粉料的制备以多元导热复合粉料的原料组分的总质量为基准计，所述多元导热复合粉料包括以下组分及质量百分含量：酚醛树脂4％，芳纶浆粕1％，矿物纤维14％，鳞片石墨8％，硫化锡9％，氧化镁15％，氧化铝5％，碳纤维9％，氧化铁黑5％，硫酸钡30％。制备方法：(1)先将芳纶浆粕、硫酸钡、氧化镁加入到高速搅拌机中搅拌6分钟，搅拌速度是1000转/分钟；(2)然后将酚醛树脂、矿物纤维、鳞片石墨、硫化锡、氧化铝、氧化铁黑、碳纤维共7种原料加入到高速搅拌机中搅拌10分钟，搅拌速度是1000转/分钟，使得所有原材料混合均匀，即得多元导热复合粉料。2、橡胶基颗粒料的制备以橡胶基颗粒料的原料组分的总质量为基准计，所述橡胶基颗粒料包括以下原料组分及质量百分含量：丁腈橡胶胶块(NBR)7％，丁苯橡胶胶块(SBR)4％，炭黑4％，硫磺2％，硫化促进剂3％，多元导热复合粉料80％。具体步骤如下：(1)混炼：先将丁腈橡胶胶块和丁苯橡胶胶块加入密闭式炼胶机料仓中，混炼4min，保持转速20转/分；再加入多元导热复合粉料、炭黑，继续混炼3min，保持转速20转/分；最后加入硫磺、硫化促进剂，继续混炼2min，保持转速20转/分，混炼过程中炼胶机温度控制在50℃，混炼结束后排胶冷却；(2)破碎筛分：将冷却至室温的混炼料分批加入破碎机中破碎，使用60目、100目筛子筛分，并取60目与100目之间的颗粒料，即得橡胶基颗粒料。实施例21、多元导热复合粉料的制备以多元导热复合粉料的原料组分的总质量为基准计，所述多元导热复合粉料包括以下组分及质量百分含量：酚醛树脂1％，芳纶浆粕2％，矿物纤维10％，鳞片石墨3％，硫化锡8％，氧化镁25％，氧化铝1％，碳纤维15％，氧化铁黑15％，硫酸钡20％。制备方法：(1)先将芳纶浆粕、硫酸钡、氧化镁加入到高速搅拌机中搅拌10分钟，搅拌速度是1000转/分钟；(2)然后将酚醛树脂、矿物纤维、鳞片石墨、硫化锡、氧化铝、氧化铁黑、碳纤维共7种原料加入到高速搅拌机中搅拌5分钟，搅拌速度是1000转/分钟，使得所有原材料混合均匀，即得多元导热复合粉料。2、橡胶基颗粒料的制备以橡胶基颗粒料的原料组分的总质量为基准计，所述橡胶基颗粒料包括以下原料组分及质量百分含量：丁腈橡胶胶块(NBR)8％，丁苯橡胶胶块(SBR)2％，炭黑3％，硫磺1％，硫化促进剂1％，多元导热复合粉料85％。具体步骤如下：(1)混炼：先将丁腈橡胶胶块和丁苯橡胶胶块加入密闭式炼胶机料仓中，混炼2min，保持转速15转/分；再加入多元导热复合粉料、炭黑，继续混炼4min，保持转速15转/分；最后加入硫磺、硫化促进剂，继续混炼3min，保持转速15转/分，混炼过程中炼胶机温度控制在70℃，混炼结束后排胶冷却；(2)破碎筛分：将冷却至室温的混炼料分批加入破碎机中破碎，使用60目、100目筛子筛分，并取60目与100目之间的颗粒料，即得橡胶基颗粒料。实施例31、多元导热复合粉料的制备以多元导热复合粉料的原料组分的总质量为基准计，所述多元导热复合粉料包括以下组分及质量百分含量：酚醛树脂2％，芳纶浆粕0.5％，矿物纤维20％，鳞片石墨4.5％，硫化锡15％，氧化镁18％，氧化铝3％，碳纤维5％，氧化铁黑9％，硫酸钡23％。制备方法：(1)先将芳纶浆粕、硫酸钡、氧化镁加入到高速搅拌机中搅拌2分钟，搅拌速度是1000转/分钟；(2)然后将酚醛树脂、矿物纤维、鳞片石墨、硫化锡、氧化铝、氧化铁黑、碳纤维共7种原料加入到高速搅拌机中搅拌15分钟，搅拌速度是1000转/分钟，使得所有原材料混合均匀，即得多元导热复合粉料。2、橡胶基颗粒料的制备以橡胶基颗粒料的原料组分的总质量为基准计，所述橡胶基颗粒料包括以下原料组分及质量百分含量：丁腈橡胶胶块(NBR)12％，丁苯橡胶胶块(SBR)5％，炭黑7％，硫磺4％，硫化促进剂2％，多元导热复合粉料70％。具体步骤如下：(1)混炼：先将丁腈橡胶胶块和丁苯橡胶胶块加入密闭式炼胶机料仓中，混炼3min，保持转速17转/分；再加入多元导热复合粉料、炭黑，继续混炼2min，保持转速17转/分；最后加入硫磺、硫化促进剂，继续混炼3min，保持转速17转/分，混炼过程中炼胶机温度控制在60℃，混炼结束后排胶冷却；(2)破碎筛分：将冷却至室温的混炼料分批加入破碎机中破碎，使用60目、100目筛子筛分，并取60目与100目之间的颗粒料，即得橡胶基颗粒料。实验例1将黄铜纤维和实施例1制得的橡胶基颗粒料分别以质量分数为10％的加入量加入同一个无铜NAO配方的刹车片中，参照测试标准AK-master对刹车片进行性能测试，测试结果如表1所示：表1台架试验AK-master对比测试结果其中，表1中第二列和第三列中分别指：AKmaster(SAEJ2522)标准中规定的第几步程序，和对右侧数值的说明，具体内容可参见标准SAEJ2522。AK-master测试的磨损量如下：加入10％黄铜纤维：刹车片的厚度平均磨损量为0.315mm，质量平均磨损量为7.25g；加入10％橡胶基颗粒料：刹车片的厚度平均磨损量为0.310mm，质量平均磨损量为7.27g。SAEJ2521噪音试验中，噪音发生频率对比如下：加入10％黄铜纤维：2.0kHz-17.0kHz内发生大于70dB的噪音概率为38.18％，大于80dB的噪音概率为32.17％；加入10％橡胶基颗粒料：2.0kHz-17.0kHz内大于70dB的噪音频率为13.64％，大于80dB的噪音概率为3.78％通过上述试验表明黄铜纤维和橡胶基颗粒料以质量分数为10％的相同比例分别加入盘式刹车片NAO配方后，橡胶基颗粒料加入后的摩擦磨损性能与黄铜纤维加入后的表现基本一致，另外，橡胶基颗粒料在噪音性能方面表现更加优异。实验例2黄铜纤维和实施例2的橡胶基颗粒料分别以质量分数5％的加入量加入同一个无铜NAO配方的盘式片中，对比数据如下：表2台架试验AK-master对比测试结果AK-master测试的磨损量如下：加入5％黄铜纤维：刹车片的厚度平均磨损量为0.340mm，质量平均磨损量为8.075g；加入5％橡胶基颗粒料：刹车片的厚度平均磨损量为0.340mm，质量平均磨损量为8.080g。SAEJ2521噪音试验中，噪音发生频率对比如下：加入5％黄铜纤维：2.0kHz-17.0kHz内发生大于70dB的噪音概率为37.20％，大于80dB的噪音概率为26.08％；加入5％橡胶基颗粒料：2.0kHz-17.0kHz内发生大于70dB的噪音概率为29.51％，大于80dB的噪音概率为19.79％。通过上述试验表明黄铜纤维和橡胶基颗粒料以质量分数为5％的相同比例分别加入盘式刹车片NAO配方后，橡胶基颗粒料加入后的摩擦磨损性能与黄铜纤维加入后的表现基本一致，初始性能更优；另外，橡胶基颗粒料在噪音性能方面表现更加优异。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3