一种由三层料生产的低噪音耐高温鼓式摩擦片及其制备方法与流程

本发明涉及摩擦材料技术领域，具体涉及一种由三层料生产的低噪音耐高温鼓式摩擦片及其制备方法。

背景技术：

摩擦片作为汽车制动系统的一个关键安全零部件，目前，行业在解决制动安全性上已经有成熟的技术方案，但在解决制动噪音和耐高温性方面的办法不多，普通鼓式摩擦片配方中使用酚醛树脂或改性酚醛树脂，由于酚醛树脂的起始分解温度在300℃-350℃，决定了摩擦片在高于350℃时就开始分解，制动性能下降，磨损加快，在更高温度时存在一定的安全风险，随着营运货车的速度越来越快，根据能量转化规律，车辆运行的温度也越来越高，传统的鼓式摩擦片已不能满足要求。

制动噪音是一个系统问题，其发生的机理具有一定的随机性和复杂性，随着终端客户对舒适度的追求越来越高，对制动噪音的要求越来越高，目前单从摩擦材料性能方面改善制动噪音的效果不佳，但鼓式摩擦片由于结构限制不像盘式制动片那样可以粘接消音片，达到减震的效果。

因此需要一种配方及其工艺来综合解决耐高温性和制动噪音问题。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题提供一种由三层料生产的低噪音耐高温鼓式摩擦片及其制备方法。该鼓式摩擦片具有良好的消音降噪效果。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种由三层料生产的低噪音耐高温鼓式摩擦片，所述鼓式摩擦片包括面料层、减震层及底料层；所述减震层的材料按重量份包括酚醛树脂3-5份、降噪粒子70-80份、麻纤维5-10份及丁腈橡胶5-10份；所述降噪粒子按重量份包括：固态丁苯橡胶10-20份、液态酚醛树脂5-10份、焦炭粉10-20份、酚醛树脂改性树木粉20-40份、蛭石10-20份、矿物纤维5-10份及硫化体系0.2-0.4份。

上述方案中，所述硫化体系包括硫黄、nobs促进剂及氧化锌，所述硫磺、nobs促进剂及氧化锌三者的质量比为2:1:1。

上述方案中，所述面料层的材料按重量份包括聚酰亚胺树脂8-12份、聚丙烯腈纤维2-6份、芳纶纤维1-3份、玄武矿物纤维5-10份、钛酸钾晶须10-15份、硫酸钙晶须10-15份、氟化钙5-10、氢氧化钙2-6份、氧化铝1-3份、乌洛托品0.5-1份、锆英粉1-3、合成石墨10-15份、二硫化钼5-10份及轻质碳酸钙15-20份。

上述方案中，所述聚酰亚胺树脂的分解温度在400℃以上，所述聚丙烯腈纤维的长度为3-5mm。

上述方案中，所述底料层的材料按重量份包括酚醛树脂8-12份、丁腈橡胶3-5份、矿物纤维5-18份、钢纤维25-35份、硫酸钡15-25份及碳酸钙15-20份。

上述方案中，所述酚醛树脂改性树木粉是通过将普通的树木粉在60-90℃温度下处理2-5个小时，然后将树木粉投入混料机中，将液体酚醛树脂通过高压喷枪通道，以300-500ml/min的速度喷洒混料机中，喷洒5-8分钟即得。

上述方案中，所述降噪粒子的制备方法为：将预定比例的固态丁苯橡胶和液态酚醛树脂，直接投入密炼仓中，在0.6-1.0mpa下密炼1-3分钟至均匀分开后，再投入焦炭粉、酚醛树脂改性树木粉、蛭石、矿物纤维及硫化体系，通入冷却水温度控制在80-110℃，在0.6-1.0mpa下密炼8-12分钟，将密炼好的材料粉碎均匀。

上述方案中，所述酚醛树脂改性树木粉的粒径为50-100目，焦炭粉的粒径为50-100目，蛭石的粒径为30-80目。

所述的由三层料生产的低噪音耐高温鼓式摩擦片的制备方法，包括以下步骤：

1)将混合好的底料层预混料，减震层预混料，面料层预混料按照重量比1-2:1-2:2-4依次投入到热压模具，进行热压成型，热压过程的参数为：压力15mpa-20mpa、温度180℃-200℃、固化时间6min-12min；

2)将热压出来后的半成品放入热处理炉进行热处理，其中热处理温度为100℃-200℃，时间为8小时-16小时；

3)将热处理好的半成品按照图纸进行磨削加工成成品。

上述方案中，底料层预混料，减震层预混料，面料层预混料三者的质量比为1.5:1:3。

上述方案中，所述聚酰亚胺树脂为分解温度在400℃以上，所述聚丙烯腈纤维的长度为3-5mm，所述降噪粒子中的矿物纤维的长度为1-3mm，麻纤维的长度为1-3mm，所述氧化铝粒度大于300目，硫酸钡的粒度大于120目，氢氧化钙的粒度大于100目，碳酸钙的粒度100-200目，氟化钙的粒径为100-200目。

本发明的有益效果为：

1)提供一种解决制动噪音的方法，通过中间减震层的使用，有效的吸收振动能量，降低系统的激励源。

2)本发明的面料层中由于聚酰亚胺树脂的使用，使其更高的耐温性，产品在高温情况下具有更高使用寿命和更安全的制动性能。

3)本发明的减震层降噪粒子中的橡胶和空隙率较高的焦炭粉、改性树木粉和蛭石的混合使用使产品具有较低的硬度和较高压缩率，使中间减震层具备了良好的消音降噪效果。

4)本发明的减震层中的降噪粒子同时也充当连接面料层和底料的桥梁，使三种配方体系能够有效的结合在一起，保证整个产品具有较好的力学性能。

附图说明

图1为本发明所述的鼓式摩擦片的立体结构示意图。

图2为本发明所述的鼓式摩擦片的横截面的示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，其为本发明提供的一种由三层料生产的低噪音耐高温鼓式摩擦片，该鼓式摩擦片包括面料层3、减震层2及底料层1，所述面料层3、减震层2及底料层1上均设有位置对应的通孔4，螺栓穿过该通孔4将鼓式摩擦片进行固定。

所述的低噪音耐高温鼓式摩擦片可由下述方法制备：

1)将混合好的底料层预混料，减震层预混料，面料层预混料按照重量比1.5:1:3依次投入到热压模具，在16mpa的压力下，200℃的温度下固化8分钟；

2)将热压出来后的半成品放入热处理炉进行热处理，其中热处理温度为180℃，时间为10小时；

3)将热处理好的半成品按照图纸进行磨削加工成成品。

在本实施例中，所述摩擦材料面料层的材料按重量份包括：聚酰亚胺树脂12份，聚丙烯腈纤维2份，芳纶纤维2份，玄武矿物纤维8份，钛酸钾晶须15份，硫酸钙晶须10份，氟化钙5份，氢氧化钙6份，氧化铝1份，乌洛托品0.5份，锆英粉3份，合成石墨10份，二硫化钼8份，轻质碳酸钙20份。

所述减震层的材料按重量份包括：酚醛树脂6份，降噪粒子78份，麻纤维10份，丁腈橡胶6份。

其中：降噪粒子按重量份包括：固态丁苯橡胶115份、液态酚醛树脂8份、焦炭粉16份、酚醛树脂改性树木粉30份、蛭石15份、矿物纤维8份及硫化体系0.3份。硫化体系包括硫黄、nobs促进剂及氧化锌，所述硫磺、nobs促进剂及氧化锌三者的质量比为2:1:1。所述酚醛树脂改性树木粉的粒径为50-100目，焦炭粉的粒径为50-100目，蛭石的粒径为30-80目。

在本实施例中，所述酚醛树脂改性树木粉是通过将普通的树木粉在60-90℃温度下处理2-5个小时，然后将树木粉投入混料机中，将液体酚醛树脂通过高压喷枪通道，以300-500ml/min的速度喷洒混料机中，喷洒5-8分钟即得。

在本实施例中，降噪粒子的制备方法为：将预定比例的固态丁苯橡胶和液态酚醛树脂，直接投入密炼仓中，在0.6-1.0mpa下密炼1-3分钟至均匀分开后，再投入焦炭粉、酚醛树脂改性树木粉、蛭石、矿物纤维及硫化体系，通入冷却水温度控制在80-110℃，在0.6-1.0mpa下密炼8-12分钟，将密炼好的材料粉碎均匀。

所述底料层的材料按重量份包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶4份，矿物纤维18份，钢纤维32份，硫酸钡20份，碳酸钙16份.

经检测在本实施例下的摩擦片面料层具有优异高温摩擦磨损特性，减震层具有较低的硬度和较高的压缩率，整个摩擦片在制动噪音方面表现优异。

面料层摩擦性能(gb5763-2008)

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl90。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温:0.5％，200℃:1.2％。

减震层的物理性能

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl32。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温1.5％，200℃3.5％。

摩擦片制动噪音性能

将该配方成品在惯性台架制动噪音性能(qc/t239-2015)。

噪音：70db.400hz。

实施例2

所述的低噪音耐高温鼓式摩擦片可由下述方法制备：

1)将混合好的底料层预混料，减震层预混料，面料层预混料按照重量比1.5:1:3依次投入到热压模具，在18mpa的压力下，200℃的温度下固化10分钟；

2)将热压出来后的半成品放入热处理炉进行热处理，其中热处理温度为180℃，时间为10小时；

3)将热处理好的半成品按照图纸进行磨削加工成成品。

在本实施例中，所述摩擦材料面料层的材料按重量份包括：聚酰亚胺树脂10份，聚丙烯腈纤维4份，芳纶纤维2份，玄武矿物纤维8份，钛酸钾晶须15份，硫酸钙晶须10份，氟化钙5份，氢氧化钙6份，氧化铝1份，乌洛托品0.5份，锆英粉3份，合成石墨10份，二硫化钼5份，轻质碳酸钙20份。

所述减震层的材料按重量份包括：酚醛树脂5份，降噪粒子80份，麻纤维5份，丁腈橡胶10份。

其中：降噪粒子按重量份包括：固态丁苯橡胶115份、液态酚醛树脂8份、焦炭粉16份、酚醛树脂改性树木粉30份、蛭石15份、矿物纤维8份及硫化体系0.3份。硫化体系包括硫黄、nobs促进剂及氧化锌，所述硫磺、nobs促进剂及氧化锌三者的质量比为2:1:1。所述酚醛树脂改性树木粉的粒径为50-100目，焦炭粉的粒径为50-100目，蛭石的粒径为30-80目。

在本实施例中，所述酚醛树脂改性树木粉是通过将普通的树木粉在60-90℃温度下处理2-5个小时，然后将树木粉投入混料机中，将液体酚醛树脂通过高压喷枪通道，以300-500ml/min的速度喷洒混料机中，喷洒5-8分钟即得。

在本实施例中，降噪粒子的制备方法为：将预定比例的固态丁苯橡胶和液态酚醛树脂，直接投入密炼仓中，在0.6-1.0mpa下密炼1-3分钟至均匀分开后，再投入焦炭粉、酚醛树脂改性树木粉、蛭石、矿物纤维及硫化体系，通入冷却水温度控制在80-110℃，在0.6-1.0mpa下密炼8-12分钟，将密炼好的材料粉碎均匀。

所述底料层的材料按重量份包括：酚醛树脂8份，丁腈橡胶3份，矿物纤维10份，钢纤维35份，硫酸钡25份，碳酸钙20份。

经检测在本实施例下的摩擦片面料层具有优异高温摩擦磨损特性，减震层具有较低的硬度和较高的压缩率，整个摩擦片在制动噪音方面表现优异。

面料层摩擦性能(gb5763-2008)

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl92。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温:0.6％，200℃:1.1％。

减震层的物理性能

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl30。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温1.7％，200℃3.2％。

摩擦片制动噪音性能

将该配方成品在惯性台架制动噪音性能(qc/t239-2015)

噪音：65db.420hz。

对比例1

所述的低噪音耐高温鼓式摩擦片可由下述方法制备：

1)将摩擦材料面料层预混料置于热固化模具中，在16mpa的压力下，200℃的温度下固化8分钟，经过180℃的温度后固化处理10小时，再经过磨削加工后即得到成品。

在本对比例中，所述摩擦材料面料层的材料按重量份包括：聚酰亚胺树脂12份，聚丙烯腈纤维2份，芳纶纤维2份，玄武矿物纤维8份，钛酸钾晶须15份，硫酸钙晶须10份，氟化钙5份，氢氧化钙6份，氧化铝1份，乌洛托品0.5份，锆英粉3份，合成石墨10份，二硫化钼8份，轻质碳酸钙20份。

经检测摩擦片全部由面料层材料制备，虽然具有和实施例1中相似的摩擦磨损性能，但在制动噪音方面表现具有很大差异。

面料层摩擦性能(gb5763-2008)

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl93。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温:0.7％，200℃:1.0％。

摩擦片制动噪音性能

将该配方成品在惯性台架制动噪音性能(qc/t239-2015)

噪音：92db.1100hz。

对比例2

所述的低噪音耐高温鼓式摩擦片可由下述方法制备：

1)将混合好的底料层预混料和面料层预混料按照重量比1.5:3依次置于热固化模具中，在18mpa的压力下，200℃的温度下固化10分钟，经过180℃的温度后固化处理10小时，再经过磨削加工后即得到成品。

在本对比例中，所述摩擦材料面料层的材料按重量份包括：聚酰亚胺树脂10份，聚丙烯腈纤维4份，芳纶纤维2份，玄武矿物纤维8份，钛酸钾晶须15份，硫酸钙晶须10份，氟化钙5，氢氧化钙6份，氧化铝1份，乌洛托品0.5份，锆英粉3份，合成石墨10份，二硫化钼5份，轻质碳酸钙20份。

所述底料层的材料按重量份包括：酚醛树脂8份，丁腈橡胶3份，矿物纤维10份，钢纤维35份，硫酸钡25份，碳酸钙20份。

经检测在本对比例下的摩擦片虽然具有和实施例2中相似的摩擦磨损性能，但在制动噪音方面表现具有很大差异。

面料层摩擦性能(gb5763-2008)

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl92。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温:0.6％，200℃:1.1％。

摩擦片制动噪音性能：

将该配方成品在惯性台架制动噪音性能(qc/t239-2015)

噪音：88db.1200hz。

对比例3

该对比例与实施例1大致相同，不同的是，该降噪粒子使用的是未改性的普通的树木粉。结果显示，将该成品的制动噪音性能(qc/t239-2015)：

噪音：85db.800hz。

对比例4

该对比例与实施例1大致相同，不同的是，降噪粒子的配方中没有焦炭粉，同时，蛭石为31份。

减震层的物理性能

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl50。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温1.0％，200℃2.2％。

摩擦片制动噪音性能

将该配方成品在惯性台架制动噪音性能(qc/t239-2015)

噪音：82db.750hz。

对比例5

该对比例与实施例1大致相同，不同的是，降噪粒子的配方中没有蛭石，同时，焦炭粉为31份。

减震层的物理性能

洛氏硬度(gb/t5766-2007)：hrl57。

压缩率(gb/t22310-2008)：室温1.1％，200℃2.0％。

摩擦片制动噪音性能

将该配方成品在惯性台架制动噪音性能(qc/t239-2015)

噪音：86db.770hz。

从对比例4和对比例5可以看出，本发明使用酚醛树脂改性树木粉、焦炭粉及蛭石三者的配合使用，可以显著提高该产品的压缩性及在噪音方面有优异的表现。