一种多层复合结构的刹车片的制作方法
【专利摘要】一种多层复合结构的刹车片，包括钢背、刹车片本体，其刹车片本体由粘接隔热层及摩擦层构成，其特征是所述粘接隔热层由下列重量份的组分配比制成：PROMAXON?D硅酸钙、硼酚醛树脂、氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化铝、异丙醇、锆英粉、十二烷基硫酸钠、聚丙烯腈预氧化纤维、丁氰橡胶；所述摩擦层由下列重量份的组分配比制成：Lapinus?Roxul?1000工程纤维,芳仑纤维、聚丙烯腈预氧化纤维、无碱膨体玻璃纤维、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须、黄铜纤维、腰果油摩擦粉、鳞片铝粉、碳化钽、硅酸锆、纳米氧化锌、三氧化钼、硼酚醛树脂构成。本发明具有绿色环保，抗高温热衰退性能好，耐磨性能良好，摩擦系数稳定，使用寿命长、成本低等特点。
【专利说明】
-种多层复合结构的刹车片
技术领域
[0001] 本发明属于汽车零部件领域，尤其是设及一种多层复合结构的刹车片。
【背景技术】
[0002] 在汽车工业快速发展的今天，车辆的安全、环保尤为重要，对汽车刹车片的新要求 不断提高。汽车刹车片在工作时通过承受外来压力，产生摩擦，使车辆达到减速的目的。因 此，刹车片的材料的耐磨和耐热性能十分重要。此外，现在我们使用的汽车刹车片所使用的 摩擦材料中含有很多重金属物质，包括錬、铭、儒、铜、领、铜等重金属。汽车在每次刹车过程 中，就有少量的重金属粉尘释放并积累在环境中造成危害。如硫酸领对环境有危害，对大气 可造成污染。由于含铜粉尘进入环境后可W对鱼类造成生物毒害，美国因此开始限制铜的 使用，部分州政府规定自2021年1月1日起，汽车摩擦材料含有的铜不得超过总重量的5%。儒 化合物经呼吸被体内吸收积存于肝或肾脏中，对人体肾脏、肝脏造成危害。而錬对环境的危 害也不小，刹车片中含有大量的重金属錬，其含量可W达到4-5%，尤其对水体环境会造成长 期不良影响。早在1979年，錬就进入了美国环保部的优先控制污染物名单，2002年美国地质 调查局就发现，由于刹车片会随着车辆的使用而持续损耗，造成錬持续不断地进入环境中。 日本研究者也发现，城市空气中的微小颗粒物就含有大量的錬，其中的一个主要来源就是 刹车片。
[0003] 2007年，中国环保部颁布的《展览会用地±壤环境质量评价标准》中，把錬在±壤 中的含量作为一个评价标准，规定錬的含量不得高于12mg/kg(A级)和82mg/kg(B级）。
[0004] 2013年，据《新京报》报道，北京密云县大辛庄村段一片上百亩的杨树林里出现了 二=十个大坑，大量废弃刹车片被倾倒其中，结果大坑周边数十米内寸草不生，原有的杨树 朝向坑的一面全都裂开己掌大的口子，像被硫酸泼过的面孔。运个案例造成的影响是深远 地，因此不能不引起汽车零部件制造商的重视，我们必须在保证刹车片性能的前提下，找到 更加安全，有效和环保的摩擦材料来替代重金属，W顺应人类对环境保护日益严格的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种多层复合结构的刹车片，用W解决现有技术中导热性差、边角易 脆裂、热衰退、磨损性高等技术问题。
[0006] 为了解决W上技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种多层复合结构的刹车 片，包括钢背、刹车片本体，其特征是所述刹车片本体由粘接隔热层及摩擦层构成，其特征 是所述粘接隔热层由下列重量份的组分配比制成:5~7份PR0MAX0N? D娃酸巧、4~6份棚酪 醒树脂、1~2份氧化儀、0.1~0.2份纳米氧化锋、1~2份纳米氧化侣、0.2~0.3份异丙醇、 0.5~0.8份错英粉、0.2~0.8份十二烷基硫酸钢、3~5份聚丙締腊预氧化纤维、2~3份下 氯橡胶； 所述摩擦层由下列重量份的组分配比制成： 15~19份Lapinus-Roxul ? 1000工程纤维、7~9份芳仑纤维、6~7份聚丙締腊预氧化 纤维、2~4份无碱膨体玻璃纤维、5~7份石墨纤维、15~17份硫酸巧晶须、16~18份铁酸钟 晶须、1~1.5份黄铜纤维、3~5份腰果油摩擦粉、3~5份鱗片侣粉、1~2份碳化粗、6~8份娃 酸错、0.5~0.8份纳米氧化锋、1~2份=氧化钢、8~12份棚酪醒树脂。
[0007] 本发明具有绿色环保，抗高溫热衰退性能好，耐磨性能良好，摩擦系数稳定，使用 寿命长、成本低等特点。本发明通过双层结构，对多种成分进行合理的搭配，发挥材料在摩 擦材料中的性价比。并且配方中没有有毒重金属物质，铜含量也很微小、不超过1.5%，对环 境非常友好。粘接隔热层起着固定摩擦层、提高摩擦层强度、隔离高溫的作用，并且非常有 利于摩擦层材料的性能的发挥。摩擦层中多种新纤维材料、尤其WLapinus-RoXUl ? 1000工 程纤维、芳仑纤维、无碱膨体玻璃纤维、预氧化纤维、黄铜纤维、碳化粗的复合，不仅能相互 弥补其各自性能的不足，还会协同作用而形成快速散热、稳定摩擦系数、减少刹车片形变等 高性能。工作过程中，刹车片形成更加优异的摩擦层和转移膜，使得小汽车刹车灵敏，制动 平稳，无制动尖叫声，舒适性能较好，刹车过程对刹车盘无损伤。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009] 下面通过【具体实施方式】对本发明进一步详细阐述： 具体实施例一： 如图1所示，该多层复合结构的刹车片，包括钢背3、刹车片本体，其刹车片本体由粘接 隔热层2及摩擦层1构成，所述粘接隔热层由下列重量份的组分配比制成：5份PR0MAX0N?D 娃酸巧(每份1000克，下同）、6份棚酪醒树脂、2份氧化儀、0.2份纳米氧化锋、2份纳米氧化 侣、0.2份异丙醇、0.5份错英粉、0.2份十二烷基硫酸钢、5份聚丙締腊预氧化纤维、3份下氯 橡胶； 19份Lapinus-Roxul ? 1000工程纤维，9份芳仑纤维、7份聚丙締腊预氧化纤维、2份无 碱膨体玻璃纤维、7份石墨纤维、15份硫酸巧晶须、16份铁酸钟晶须、1份黄铜纤维、3份腰果 油摩擦粉、5份鱗片侣粉、1份碳化粗、6份娃酸错、0.8份纳米氧化锋、1份=氧化钢、8份棚酪 醒树脂。
[0010] 将按粘接隔热层配方混合的材料倒入高速分散机内，揽拌成均匀分散的粉末状组 合物，然后取出该材料组合物放入成形模具内压制成形，再与钢背复合后放入平板硫化机 于高溫500°C，压力为35MPa的条件下保持30分钟，最后取出巧片备用;将按摩擦层配方混合 的材料倒入高速分散机内，揽拌成均匀分散的粉末状组合物，然后取出该材料组合物放入 成形模具内压制成形，与巧片复合后放入平板硫化机于高溫500°C，压力为35M化的条件下 保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
[0011] 具体实施例二:如图1所示，该多层复合结构的刹车片，包括钢背3、刹车片本体，其 刹车片本体由粘接隔热层2及摩擦层1构成，所述粘接隔热层由下列重量份的组分配比制 成:7份PR0MAX0N ? D娃酸巧、4份棚酪醒树脂、1份氧化儀、0.1份纳米氧化锋、1份纳米氧化 侣、0.3份异丙醇、0.8份错英粉、0.8份十二烷基硫酸钢、3份聚丙締腊预氧化纤维、2份下氯 橡胶； 所述摩擦层由下列重量份的组分配比制成： 15份Lapinus-Roxul ? 1000工程纤维，7份芳仑纤维、6份聚丙締腊预氧化纤维、4份无 碱膨体玻璃纤维、5份石墨纤维、17份硫酸巧晶须、18份铁酸钟晶须、1.5份黄铜纤维、5份腰 果油摩擦粉、3份鱗片侣粉、2份碳化粗、8份娃酸错、0.5份纳米氧化锋、2份=氧化钢、12份棚 酪醒树脂。
[0012] 将按粘接隔热层配方混合的材料倒入高速分散机内，揽拌成均匀分散的粉末状组 合物，然后取出该材料组合物放入成形模具内压制成形，再与钢背复合后放入平板硫化机 于高溫500°C，压力为35MPa的条件下保持30分钟，最后取出巧片备用;将按摩擦层配方混合 的材料倒入高速分散机内，揽拌成均匀分散的粉末状组合物，然后取出该材料组合物放入 成形模具内压制成形，与巧片复合后放入平板硫化机于高溫500°C，压力为35M化的条件下 保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
[0013] 具体实施例如图1所示，该多层复合结构的刹车片，包括钢背3、刹车片本体，其 刹车片本体由粘接隔热层2及摩擦层1构成，所述粘接隔热层由下列重量份的组分配比制 成:6份PR0MAX0N ? D娃酸巧、5.5份棚酪醒树脂、1.3份氧化儀、0.1份纳米氧化锋、1.5份纳米 氧化侣、0.25份异丙醇、0.7份错英粉、0.5份十二烷基硫酸钢、4份聚丙締腊预氧化纤维、 2.8份下氯橡胶； 所述摩擦层由下列重量份的组分配比制成： 17份Lapinus-Roxul ? 1000工程纤维，8份芳仑纤维、6.5份聚丙締腊预氧化纤维、3份 无碱膨体玻璃纤维、6份石墨纤维、16份硫酸巧晶须、17份铁酸钟晶须、1.3份黄铜纤维、4份 腰果油摩擦粉、4份鱗片侣粉、1.5份碳化粗、7份娃酸错、0.7份纳米氧化锋、1.5份=氧化钢、 10份棚酪醒树脂。
[0014] 将按粘接隔热层配方混合的材料倒入高速分散机内，揽拌成均匀分散的粉末状组 合物，然后取出该材料组合物放入成形模具内压制成形，再与钢背复合后放入平板硫化机 于高溫500°C，压力为35MPa的条件下保持30分钟，最后取出巧片备用;将按摩擦层配方混合 的材料倒入高速分散机内，揽拌成均匀分散的粉末状组合物，然后取出该材料组合物放入 成形模具内压制成形，与巧片复合后放入平板硫化机于高溫500°C，压力为35M化的条件下 保持60分钟，除去毛刺即成为成品。
[0015] 上述各实施例所选用材料说明： PR0MAX0N?D娃酸巧颗粒（美国化学文摘服务社(CAS)登记号PR0MAX0N?D: 1344- 95-2 )是一种高孔隙率的娃酸巧产品，PR0MAX0N ? D由欧洲比利时Promat国际公司生产，荷 兰LAPINUS纤维有限公司是其全球摩擦材料市场唯一的代理商。通过其特殊的结晶工艺和 稳定控制的晶体成长，其白色颗粒形成多孔高渗透率球形状态。由于PR0MAX0N ? D颗粒外部 密度高而坚实，而且在热塑期间受到诸如干混合性剪切时，其形状保持不变。使用PR0MAX0N ?-D可明显提高噪音性能。其热衰退低，恢复性能良好，高速状态下制动性能不降低，汽车 刹车灵敏，无噪音，舒适性能良好，反复制动后不出现制动萎缩现象。
[0016] Lapinus-Roxul ? 1000工程纤维（美国化学文摘服务社(CAS)登记号：RN287922- 11-6) Lapinus工程纤维的生产基地位于荷兰鲁尔蒙德(Roermond)的Rockwool工厂。其主要 原料是不同类型的天然火山岩和人造煤球，运些原料都具有优良的化学性能。使用煤球W 及将不同类型的原料混合在一起可确保Lapinus纤维具有稳定的化学成分。在第一阶段，烙 炉内的原料将在大约1500°C(2700°巧的溫度下烙化成质量均匀的烙浆。然后该烙浆直接从 烙炉底部流入到纺纱轮上。当受控的烙浆流滴落在纺纱轮上时，烙浆开始坠落并形成在纤 维的开始部分带有非纤维烙滴的长纤维。生产过程中，可用各种不同的涂料对运些纤维进 行处理。长纤维(粒料)可打包收集，形成生产Lapinus工程纤维所需的基础材料。在下一个 生产步骤中，需除去运些渣球，并改变纤维长度，使其适合生产工艺的需要。如有必要，可通 过另外的表面处理获得清洁的纤维。棚酪醒树脂高溫下不易分解，耐高溫性能好。具有良好 的阻燃性、绝缘性、粘结性和热稳定性。
[0017] 错英粉是一种很有价值的工业矿物，在高溫工况下不易刮伤对偶，应用效果略胜 一筹。
[0018] 无碱膨体玻璃纤维是一种侣棚娃酸盐成分。它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都 很好。
[0019] 预氧化纤维具有半导体电阻值的化晚环梯形结构，其耐热性、抗燃性和导电性等 相比普通的均有所提高。
[0020] 黄铜纤维成本低，具有极高导热系数，在摩擦层中嵌入黄铜纤维可使得摩擦层局 部热点溫度大幅下降。
[0021] 芳仑纤维具有高强度、高模量和耐高溫、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。其强度是 钢丝的5~6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍，初性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5 左右，在56(TC的溫度下，不分解、不融化。采用芳仑纤维制成的刹车片具有良好的耐热性和 抗剪、抗弯强度，制动效果好等特点。
[0022] 石墨纤维采用优质娃酸侣纤维经过短切加工而成的人造矿物纤维。具有重量轻、 环保、耐高溫、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动、抗拉抗折强度高等优点，可W 大大提高摩擦材料在制造和使用过程中的稳定性。W上实施例中的石墨纤维可W选用中国 江苏省常州丰润特种纤维有限公司提供的高侣型(氧化侣>65%)石墨纤维。
[0023] 铁酸钟晶须通常用K20.nTi02表示其组成，n=l，2，4，6，8，它们在结构和性能上差 异显著，其中W六铁酸钟晶须的使用价值最大。W上实施例选用的六铁酸钟晶须对摩擦过 程中能量的反射和能量的缓慢传递，致使刹车片的溫度升高缓慢，保持了摩擦系数的稳定 性，也减小了磨损量，从而提高了刹车片的使用寿命。六铁酸钟晶须的刹车片，在机动车刹 车过程中，能够使刹车片的摩擦系数不发生大的变化，尤其是长时间刹车过程中，不会因为 刹车时导致刹车片溫度的升高引起刹车片的失效或"抱死"，从而提高了刹车片使用过程中 的安全性能。W上实施例中的硫酸巧晶须可W选用中国上海晶须复合材料制造有限公司提 供的六铁酸钟晶须。
[0024] 腰果油摩擦粉即腰果壳油摩擦粉，由腰果壳油加工而成。可改善刹车片中无机纤 维、颗粒的界面结合状况，同时能控制磨损，提供保护，防止溫度进一步升高。在300°C W上 高溫运行时，刹车片摩擦系数稳定，热胀极小，刹车时不会产生"抱死"现象。
[0025] 鱗片侣粉(40~80目）比较柔软、比重轻。在摩擦材料中起到稳定摩擦系数和降低 磨损的作用。在摩擦过程中金属侣的烙化吸收了大量的热能，起到了散热的作用;并且不伤 盘，可延长刹车系统的使用寿命。W上实施例中的鱗片侣粉可W选用中国江苏省常州丰润 特种纤维有限公司提供的鱗片侣粉。
[0026] 娃酸错的折射率高1.93-2.01，化学稳定性能好，能显著改善摩擦层的结合性能， 提高摩擦层硬度。
[0027] 碳化粗为浅栋色金属状立方结晶粉末，用于摩擦材料，可W降低刹车片的扩散磨 损，进一步提高刹车片的使用性能。W上实施例选用立方相碳化粗。
[002引对比例1:按重量比将芳仑纤维2份(每份1000克，下同）、轮胎粉(60~80目）1.8份、 重质氧化儀5份、紫铜纤维8份、红赔石5.6份、石墨纤维8.5份、磁铁矿3份、酪醒树脂7份、硫 酸巧晶须13份、铁酸钟16.5份、重晶石(500~600目）11份、石墨1.7份、鱗片石墨4份、腰果油 摩擦粉6.5份、般烧石油焦碳6份放入高速分散机内，揽拌成粉末状后取出，放入成形模具内 压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于高溫400°C，压力为35MPa的条件下保持60 分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。
[0029] 对比例2:按重量比将下晴橡胶粉5%、轮胎粉(60~80目）2%、鱗片石墨5%、泡沫铁粉 8%、酪醒树脂12%、粉碎型钢纤维10%、氧化侣纤维3.5%、紫铜纤维9%、腰果油摩擦粉5%、石墨 颗粒2%、般烧石油焦碳2%、重晶石（500~600目）9.3%、铭铁矿粉(300~350目）3%、磁铁矿粉 2.5%、娃藻±(500~600目）4%、喷胶娃酸侣纤维9%、鱗片侣粉3.4%、二硫化钢3%、硬脂酸锋 0.4%、硫化錬1%、硫化铜0.9%放入高速分散机内，揽拌成粉末状后取出，再放入成形模具内 压制成形，然后与钢背复合后放入平板硫化机于于高溫400°C，压力为35MPa的条件下保持 60分钟，然后取出刹车片，除去毛刺即成为成品。
[0030] 为了验证本发明的效果，按中国GB5763-1998国家标准，对实施例1~3和对比例1 ~2制备的刹车片分别进行检测，其结果如下： 检测结果表明：虽然本发明中没有加入或大大减少了诸如铜、铭等重金属的使用量，但 通过新配方的设计，使得本发明配方制备的刹车片的摩擦磨损性能和抗高溫热衰退性能与 对比例1或2相当，因而环保效果显著。
[0031] 将具体实施例一、二、=及刹车片进行对比测试，结果如下：
为了进一步验证本发明效果，发明人将本发明制备的刹车片安装在福特锐界车上进行 刹车制动试验，经过五名驾驶员（驾龄均在15年W上)反复制动，均确认本发明制备的刹车 片灵敏，制动平稳，同时无噪音，脚感舒适。 最后，应当指出，W上【具体实施方式】仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限 于上述【具体实施方式】，还可W有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对W上具体实施方 式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种多层复合结构的刹车片，包括钢背、刹车片本体，其特征是所述刹车片本体由粘 接隔热层及摩擦层构成，其特征是所述粘接隔热层由下列重量份的组分配比制成：5~7份 PROMAXON ? D硅酸钙、4~6份硼酚醛树脂、1~2份氧化镁、0.1~0.2份纳米氧化锌、1~2份纳 米氧化铝、0.2~0.3份异丙醇、0.5~0.8份锆英粉、0.2~0.8份十二烷基硫酸钠、3~5份聚 丙烯腈预氧化纤维、2~3份丁氰橡胶； 所述摩擦层由下列重量份的组分配比制成： 15~19份Lapinus-Roxul ? 1000工程纤维、7~9份芳仑纤维、6~7份聚丙稀腈预氧化纤 维、2~4份无碱膨体玻璃纤维、5~7份石墨纤维、15~17份硫酸钙晶须、16~18份钛酸钾晶 须、1~1.5份黄铜纤维、3~5份腰果油摩擦粉、3~5份鳞片铝粉、1~2份碳化钽、6~8份硅酸 锆、0.5~0.8份纳米氧化锌、1~2份三氧化钼、8~12份硼酚醛树脂。
【文档编号】F16D69/02GK105909703SQ201610063534
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月31日
【发明人】张泽伟
【申请人】张泽伟