一种制动摩擦材料及其配制方法与流程

本发明涉及汽车制动技术领域，具体是一种制动摩擦材料及其配制方法。

背景技术：

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)和各种机器设备的制动器、离合器及摩擦传动装置。在制动装置中，利用摩擦材料的摩擦性能，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。各国采用的方法虽然多种多样，但其目的仍是为了全面提高新型无石棉摩擦材料的性能，以满足汽车工业高速度发展的需求和社会对环境保护的要求。在材料成分方面，由于单一增强纤维各有优缺点，如玻璃纤维表面较光滑，与树脂浸润效果不佳，导致两者粘着性较差：钢纤维会产生锈蚀、震颤等问题炭纤维制造工艺复杂，成本高等，但随着汽车工业的飞速发展，汽车用摩擦材料的要求越来越高，石棉摩擦材料的局限性越来越突出，存在的主要缺点有：①石棉的导热性很差，摩擦热难以很快散除，会导致衰退层变厚，磨损加剧；②石棉在650—700℃完全脱水分解后，强度极低；③石棉易出现摩擦性能“热衰退”；④石棉污染环境，是强致癌物质，因此自70年代中期以来，各国己强烈要求和禁止使用石棉基摩擦材料，各国都开始致力于无石棉摩擦材料的研制，目前，国内外先后研制开发了十几种材料代替石棉制成摩擦材料，归纳起来主要有以下几种：半金属摩擦材料、玻璃纤维摩擦材料、有机纤维摩擦材料、片状材料增强摩擦材料等，如：中国专利200910014940.5所述的一种增强复合摩擦材料，以木纤维、钢纤维取代石棉可以减少对人体的危害，但没有充分意识到除石棉外的其他材料对环境造成的影响。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种无毒性、实用、环保的制动摩擦材料及配制方法。

为实现上述目的，本发明所提供的一种制动摩擦材料，其特征在于：该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：天然植物纤维5.6%～9%、针状硅灰石29.2%～30.4%、玄武岩纤维7.6%～8.2%、锆英石8.4%～9%、重晶石12.6%～13%、蛭石5%～5.2%、石墨8.4%～9%、腰果酚型苯并噁嗪5.4%～5.6%、酚醛树脂14%～14.4%。

所述天然植物纤维经过温室碱液、盐酸蒸汽、85℃碱液和高压蒸汽处理，成直径为1.3～1.7mm、长度为5～7㎜的短纤维，在制动摩擦材料中可使用一种或多种。

所述腰果酚型苯并噁嗪是通过腰果酚、胺类化合物和甲醛在酸性催化条件下制备的一种粘稠状液体，在高温142～234℃固化成聚苯并噁嗪，其固化的化学结构式如图1所示。

一种制动摩擦材料配制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将所述针状硅灰石、玄武岩纤维、锆英石、重晶石、蛭石以及石墨按照质量百分比称重后研磨成粉状，并与相应质量百分比称重的所述腰果酚型苯并噁嗪放入颗粒搅拌机中搅拌6～8min，制成直径为6～8mm的颗粒料；

步骤二：将所述天然植物纤维和酚醛树脂按相应质量百分比称重后与所述步骤（一）中形成的颗粒料放入混料机中搅拌，搅拌35～45s，搅拌后停止45～60s，依次重复6～8次，总搅拌时间控制在9～14min，使混料均匀；

步骤三：将所述步骤（二）中的混料放入热压成型机中进行热压，热压温度为175～180℃，热压时间7～9min，热压期间压力控制为15～20mpa,放气5～7次，压制成制动摩擦材料；

步骤四：将所述步骤（三）中压制的制动摩擦材料放入温度为185～190℃的烘箱进行热处理5～6h，即可完成配制。

所述腰果酚型苯并噁嗪与所述酚醛树脂发生共交联反应制得腰果酚型苯并噁嗪改性酚醛树脂，其反应化学式如图2所示。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明由于在原材料中采用天然植物纤维和酚醛树脂包覆在制动摩擦材料外层，酚醛树脂配制过程与腰果酚型苯并噁嗪发生共交联反应使其改性，改性后大大降低了毒性，同时天然植物纤维具有密度小、成本低的特点，经过处理的天然植物纤维有较高的热稳定性与生物可降解性，在自然环境中降解，不产生毒性，不造成环境污染。

2、本发明由于在原材料中添加针状硅灰石、玄武岩纤维、锆英石、重晶石、蛭石以及石墨等天然矿物质，将其研磨成粉后与腰果酚型苯并噁嗪制成颗粒状，配制中由于石墨具有层状晶体结构，可作为润滑剂使用；蛭石具有孔隙，可起到降低噪音的作用；锆英石在制动摩擦材料中可作为磨料使用；重晶石则具有密度大、成本低的特点；针状硅灰石和玄武岩纤维都具有较高的热稳定性，使其添加的原料具有较好的实用性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的腰果酚型苯并噁嗪固化成聚苯并噁嗪的化学结构式；

图2为本发明的果酚型苯并噁嗪与酚醛树脂发生共交联反应制得腰果酚型苯并噁嗪改性酚醛树脂反应化学结构式。

具体实施方式

实施例1：一种制动摩擦材料，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：天然植物纤维9%、针状硅灰石29.2%、玄武岩纤维7.6%、锆英石8.4%、重晶石12.6%、蛭石5%、石墨8.4%、腰果酚型苯并噁嗪5.4%以及酚醛树脂14.4%的原材料。

该制动摩擦材料的配制方法，包括以下步骤：

步骤一、将质量百分比为29.2%的针状硅灰石、7.6%的玄武岩纤维、8.4%的锆英石、12.6%的重晶石、5%的蛭石以及8.4%的石墨研磨成粉状，并与5.4%的腰果酚型苯并噁嗪放入颗粒搅拌机中搅拌6～8min，制成直径为6～8mm的颗粒料；

步骤二、将制得的颗粒料与质量百分比为9%的天然植物纤维和14.4%的酚醛树脂放入混料机中搅拌35～45s，搅拌后停止45～60s，依次重复6～8次，在总时间9～14min内混料搅拌均匀；

步骤三：将搅拌均匀的混料放入热压成型机中进行热压，加热过程中，颗粒料中的腰果酚型苯并噁嗪与酚醛树脂发生共交联反应制得腰果酚型苯并噁嗪改性酚醛树脂，期间控制热压温度为175～180℃，时间7-9min，压力为15～20mpa,放气5～7次，压制成制动摩擦材料；

步骤四：将压制的制动摩擦材料放入温度为185～190℃的烘箱进行热处理5～6h，即完成配制。

实施例2：一种制动摩擦材料，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：天然植物纤维5.6%、针状硅灰石30.4%、玄武岩纤维8.2%、锆英石9%、重晶石13%、蛭石5.2%、石墨9%、腰果酚型苯并噁嗪5.6%以及酚醛树脂14%。

该制动摩擦材料的配制方法同实施例1。

实施例3：一种制动摩擦材料，该摩擦材料由以下质量百分比的原料制成：天然植物纤维7.3%、针状硅灰石29.8%、玄武岩纤维7.9%、锆英石8.7%、重晶石12.8%、蛭石5.1%、石墨8.7%、腰果酚型苯并噁嗪5.5%以及酚醛树脂14.2%。

该制动摩擦材料的配制方法同实施例1。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述实施例1～3的细节，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或同等替换等均应包含在本发明的保护范围之内。