一种碳酸钙晶须增强树脂-橡胶基摩擦材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交通材料技术领域，尤其是一种碳酸钙晶须增强树脂-橡胶基摩擦材 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 摩擦材料是用于诸多运动机械和装备中起传动、制动、减速、转向、驻车等作用的 功能配件。摩擦材料广泛用于各种交通运输工具，如汽车、火车、飞机、舰船等和各种机器设 备的刹车片和离合器片，在制动装置中，利用刹车片的摩擦性能，将转动的动能转化为热能 及其他形式的能量，从而使传动装置制动。汽车作为人们出行的主要交通工具，汽车制动系 统中的制动材料直接影响着汽车的安全性能。目前市场上所使用的汽车制动片主要存在的 问题：摩擦系数稳定性较差，耐热性较低，紧急制动时噪音大等一系列问题。
[0003] 我国目前应用于汽车的制动摩擦材料中增强纤维主要有芳纶纤维、玻璃纤维、硫 酸钙晶须和矿物纤维等，其中芳纶纤维和矿物纤维价格普遍较高，玻璃纤维容易伤对偶且 摩擦系数不稳定。目前有关碳酸钙晶须在树脂基摩擦材料中的应用较少，且是主要是作为 辅助成分，如中国专利CN104214257A公开了一种双晶须复合增强树脂基汽车制动器衬片， 按重量计，包括碳酸钙晶须14~16%、六钛酸钾晶须2~3%、酚醛树脂12~14%、羧基粉 末丁腈橡胶2~4%、石墨8~12%，摩擦性能调节剂15~25%，填料30~40%。该发明 粘结剂是酚醛树脂，且含量较高，在高温制动时摩擦性能存在衰退现象，缩短了摩擦材料使 用寿命。
[0004] 目前，尚未有关于碳酸钙晶须增强树脂-橡胶基摩擦材料的研究报导。本发明摩 擦材料的制备是通过添加碳酸钙晶须与其他高性能纤维混合增强，并通过添加一定量的树 脂-橡胶组成的双粘结剂，可以解决当前制动摩擦材料制动噪音、高温易氧化分解、硬度 高、韧性差、摩擦系数低等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种碳酸钙晶须增强树脂-橡胶基摩擦材料及其制备方法，采用密 炼机混料，经过压制成型、固化热处理等工艺路线，制备新型的碳酸钙晶须增强树脂-橡胶 基摩擦材料，可以部分或全部取代有机或无机纤维在摩擦材料中的地位，解决汽车用制动 摩擦材料耐热性低、热裂纹、摩擦系数不稳定、成本过高的问题。
[0006] 为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现：
[0007] -种碳酸钙晶须增强树脂-橡胶基摩擦材料，其特征在于，包括以下重量份的组 分：液体丁腈橡胶改性酚醛树脂10~15份、丁苯橡胶5~10份、碳酸钙晶须0~25份、钢 纤维10~20份、海泡石纤维0~8份、矿物纤维0~8份、芳纟仑纤维0~3份、硫酸钡5~ 8份、氧化镁5~10份、氧化错2~3份、鳞片石墨5~10份、炭黑1~5份、石油焦炭5~ 10份和摩擦粉3~7份。
[0008] 本发明优选的方案为：液体丁腈橡胶改性酚醛树脂12份、丁苯橡胶7份、碳酸钙晶 须15份、钢纤维20份、海泡石纤维3份、硫酸钡8份、鳞片石墨10份、炭黑3份、氧化铝粉 3份、石油焦炭6份、氧化镁10份和摩擦粉7份。
[0009] 以上所述摩擦粉为卡德莱腰果壳油摩擦粉。
[0010] 所述的碳酸钙晶须直径为0.5~lym，长度为20~30ym，莫氏硬度为2. 8~ 3.1，密度为2.7~2.98/〇113411值为9~9.5。
[0011] -种碳酸钙晶须增强树脂-橡胶基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012] (1)配料：按照权利要求1所述配方称取各组分；
[0013] (2)密炼：将上述各组分原料投入密炼机，在转速为30r/min、温度为80°C下密炼 15min，从出料口排料，排出的物料在室温下冷却烘干，得到干燥物料；
[0014] (3)破碎：将干燥物料放入破碎机，破碎至5~10目，得到混合物料；
[0015] (4)热压成形：模具腔中放入加工好的闸瓦钢背，将混合物料预热至80°C，投入模 具腔中，经过合模在热压机上，在热压温度160~170°C、压力15~18MPa下热压固化3~ 8S；
[0016] (5)固化热处理：将压制后的合成闸瓦放入程序控制干燥箱中进行固化热处理， 升温至200~220°C，保温4~5h;再将其冷却至室温，即可得到制动片摩擦材料。
[0017] 以上所述步骤（4)和步骤（5)的升温速率均小于3°C/min。
[0018] 以上所述密炼机为强力加压翻转式密炼机。
[0019] 与现有技术相比，本发明的技术方案为：
[0020] (1)采用液体丁腈橡胶改性酚醛树脂和丁苯橡胶作为黏合剂，液体丁腈橡胶改性 酚醛树脂可以增加摩擦材料的韧性、摩擦系数、耐热性等，提高了制动片的抗冲击性和降低 硬度，提高和稳定了摩擦系数，解决汽车用制动摩擦材料耐热性低、热裂纹、摩擦系数不稳 定、成本过高的问题。
[0021] (2)采用耐高温、高强度的碳酸钙晶须，与玻璃纤维、芳纶浆柏、铜纤维和矿物棉 相比，具有更高的性价比，在高温条件下具有高温摩擦系数低、热衰退小和制动噪音低的优 点，能够改善合成摩擦材料制动时摩擦系数的平稳性，是制备大功率制动用合成摩擦材料 的理想增强材料，可以部分或全部取代有机或无机纤维在摩擦材料中的地位。
[0022] (3)本发明增强材料配合钢纤维使用，提高了材料强度和韧性，减少了合成摩擦材 料的热衰退，以及在承受冲击、剪切、拉伸等力的作用下不至于出现裂纹、断裂、崩缺等机 械损伤。
[0023] (4)本发明工艺采用密炼机混合原材料，保证了摩擦材料中各组分混合的均匀性， 减少树脂基摩擦材料使用犁钉耙式和立式高速混料机对纤维的损伤，使得两种粘结剂与其 他组分的界面结合更加紧密，保证了合成材料的综合力学性能。密炼后的混合料通过破碎 造粒再进行压制进一步材料组分分布的均匀性，保证了材料制备后性能的稳定。
[0024] (5) -般树脂基摩擦材料固化热处理的温度是180°C，而本发明采用200°C热处理 温度，提高了材料制动过程中高温摩擦材料的稳定性。
[0025](6)本发明还具有制备工艺简单、能耗低、材料均匀性好、导热性能好、湿态和高温 摩擦系数稳定低磨耗率、使用寿命长等优点，适合汽车及动力机械用制动装置，具有很广阔 的应用前景，且适用于工业化生产。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限于本发明保护范围。
[0027] 实施例1
[0028] -种碳酸钙晶须增强橡胶基摩擦材料的各组分含量：
[0029] 液体丁腈橡胶改性酚醛树脂12kg、丁苯橡胶6kg、碳酸钙晶须5kg、钢纤维15kg、海 泡石纤维8kg、矿物纤维lkg、硫酸钡8kg、氧化镁5kg、氧化错3kg、鳞片石墨8kg、炭黑3kg、 石油焦炭6kg和卡德莱腰果壳油摩擦粉5kg。
[0030] 制备方法：
[0031] (1)配料：严格按照上述配方要求用电子称称取各种原料；
[0032] (2)密炼：选用强力加压翻转式密炼机，将配料投入其中，从出料口排料在转速为 30r/min、温度为80 °C下密炼15min，从出料口排料，排出的物料在室温下冷却，得到干燥物 料，物料保存到储料筒中；
[0033] (3)破碎：将干燥后的原料放入破碎机，破碎至5目，得到混合物料；
[0034] (4)热压成形：模具腔中放入加工好的闸瓦钢背，将混合料预热至80°C，投入模具 腔中，经过合模在热压机上于热压温度165°C、压力15MPa，热压固化时间5S;
[0035] (5)固化热处理：将压制后的合成闸瓦放入程序控制干燥箱中进行固化热处理， 200°C下保温时间为5h;冷却至室温，即可得到制动片。
[0036]通过检测本实施例合成的制动片其物理性能如下：
[0037]
[0038] 通过在MM1000-III型摩擦磨损试验机上测得本实施合成制动片的摩擦磨损性能 如下：
[0039]
[0040] 实施例2
[0041] -种碳酸钙晶须增强橡胶基摩擦材料的各组分含量：
[0042] 液体丁腈橡胶改性酚醛树脂10kg、丁苯橡胶8kg、碳酸钙晶须10kg、钢纤维10kg、 海泡石纤维5kg、硫酸钡5kg、氧化镁8kg、氧化错2kg、鳞片石墨5kg、炭黑5kg、石油焦炭8kg 和卡德莱腰果壳油摩擦粉3kg。
[0043] 制备方法：
[0044] (1)配料：严格按照上述配方要求用电子称称取各种原料；
[0045] (2)密炼：选用强力加压翻转式密炼机，将配料投入其中，从出料口排料，在转速 为30r/min、温度为80°C下密炼15min，从出料口排料，排出的物料在室温下冷却，得到干燥 物料，料保存到储料筒中；
[0046] (3)破碎：将干燥后的原料放入破碎机，破碎至5目，得到混合物料；
[0047] (4)热压成形：模具腔中放入加工好的闸瓦钢背，将混合料预热至80°C，投入模具 腔中，经过合模在热压机上于热压温度165°C、压力15MPa，热压固化时间6S;
[0048] (5)固化热处理：将压制后的合成闸瓦放入程序控制干燥箱中进行固化热处理， 200°C下保温时间为5h，冷却至室温，即可得到制动片。
[0049] 通过检测本实施例合成的制动片其物理性能如下：
[00501
[0051] 在丽1000-III型摩擦磨损试验机上测得本实施合成制动片的摩擦磨损性能如下：
[0052]
[0054] 实施例3
[0055] -种碳酸钙晶须增强橡胶基摩擦材料的各组分含量：
[0056] 液体丁腈橡胶改性酚醛树脂15kg、丁苯橡胶8kg、碳酸钙晶须15kg、钢纤维20kg、 矿物纤维8kg、芳纟仑纤维3kg、硫酸钡8kg、氧化镁8kg、氧化错3kg、鳞片石墨10kg、炭黑lkg、 石油焦炭5kg和卡德莱腰果壳油摩擦粉6kg。
[0057] 制备方法：
[0058] (1)配料：严格按照上述配方要求用电子称称取各种原料；
[0059] (2)密炼：选用强力加压翻转式密炼机，将配料投入其中，从出料口排料在转速为 30r/min、温度为80°C下密炼15min，从出料口排料，排出的物料在室温下冷却，得到干燥物 料，物料保存到储料筒中；
[0060] (3)破碎：将干燥后的原料放入破碎机，破碎至10目，得到混合物料；
[0061] (4)热压成形：模具腔中放入加工好的闸瓦钢背，将混合料预热至80°C，投入模具 腔中，经过合模在热压机上于热压温度170°C、压力17MPa，热压固化时间3S;
[0062] (5)固化热处理：将压制后的合成闸瓦放入程序控制干燥箱中进行固化热处理， 220°C下保温时间为4h，冷却至室温，即可得到制动片。
[0063] 通过检测本实施例合成的制动片其物理性能如下：
[0064]
[0065] 在丽1000-III型摩擦磨损试验机上测得本实施合成制动片的摩擦磨损性能如下:
[0066]
[0067] 实施例4
[0068] -种碳酸钙晶须增强橡胶基摩擦材料的各组分含量：