用于制作汽车制动衬片的摩擦材料及其制备方法与流程

本发明涉及汽车制造技术领域，特别是一种用于制作汽车制动衬片的摩擦材料及其制备方法。

背景技术：

日常生活中，我们经常可以发现，两个相对滑动的接触面之间在潮湿或有少量水分的条件下比完全干燥的条件下摩擦力更大，例如：在我们的手很干燥时去摩擦玻璃会觉得比较光滑，当手出汗或有少量水分时去摩擦玻璃会觉得非常生涩。在汽车制动器，特别是鼓式制动器的制动过程中也存在这种现象，通常，采用鼓式制动器的车辆在干燥路面行驶时能正常减速制动，一旦在雨天行驶，就容易出现制动时车轮抱死，车辆甩尾的情况。发明人通过长期观察和研究发现，当车辆在下雨天或路面湿滑、水溅的条件下行驶时，制动器的制动衬片和制动鼓之间会有少量水分浸入但又不会完全浸泡在水中，此时，制动衬片处于半湿润状态，摩擦材料的孔隙间浸入少量水分但又不至于在摩擦面之间形成水膜，由于部分摩擦材料变软从而使得摩擦材料的摩擦系数变大，最终导致车辆制动时制动器的摩擦面之间的摩擦力突然变大，制动力矩异常升高，车轮提前抱死，轻则产生甩尾，重则导致翻车事故，严重危及驾乘人员安全。

技术实现要素：

针对背景技术的问题，本发明提供一种用于制作汽车制动衬片的摩擦材料及其制备方法，以解决现有技术中，汽车在雨水天气行驶，制动器的制动衬片处于半湿润条件下导致摩擦力矩异常升高，从而造成车辆车轮抱死、甩尾等不安全的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种用于制作汽车制动衬片的摩擦材料，其特征在于：所述摩擦材料包括的原料组分及重量份数为：特氟龙粉1-4份，丁腈橡胶改性酚醛树脂7-15份，芳纶纤维2-7份，蛭石粉4-8份，氢氧化钙4-10份，硫酸钡15-30份，紫铜纤维3-0份，石墨7-15份，橡胶粉3-10份，硅酸锆1-6份，钛酸钾15-30份，氧化铝0.5-2份。

本发明还提供了一种用于制作汽车制动衬片的摩擦材料的制备方法，所述摩擦材料包括的原料组分及重量份数为：特氟龙粉1-4份，丁腈橡胶改性酚醛树脂7-15份，芳纶纤维2-7份，蛭石粉4-8份，氢氧化钙4-10份，硫酸钡15-30份，紫铜纤维3-0份，石墨7-15份，橡胶粉3-10份，硅酸锆1-6份，钛酸钾15-30份，氧化铝0.5-2份；其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

s1、将特氟龙粉、硅改性酚醛树脂、芳纶纤维、蛭石粉、氢氧化钙、硫酸钡、紫铜纤维、石墨、橡胶粉、硅酸锆、钛酸钾、氧化铝加入高速犁耙混料机中混合均匀得到混料；

s2、将步骤s1获取的混料装入模具中进行热压得到压制粗品，热压温度为155℃±5℃，热压压力为150kg/cm²，热压时间为300秒±5秒；

s3、对压制粗品按以下步骤进行热处理：

1)将压制粗品放入烘箱中从室温加热到170℃，加热时匀速升温，升温时间为3小时，在170℃保温5小时；

2)在烘箱内冷却至80℃以下，出炉。

本发明中各原料组分的具体情况如下：

特氟龙粉即是聚四氟乙烯的粉末，其分子量轻、易添加，还具有无自凝聚性、无静电效应、相溶性好、分子量低、分散性好、自润滑性高。

丁腈橡胶改性酚醛树脂，是通过丁腈橡胶的官能团来改性酚醛树脂，使改性后的酚醛树脂具有较好的流动性和柔韧性。

芳纶纤维全称是聚苯二甲酰苯二胺，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能，可有效增加制动块基体强度。

蛭石粉是由一定的花岗岩水合时产生的，其晶体结构为单斜晶系，从它的外形看很像云母，属于硅酸盐，是一种天然、无机、无毒的矿物质，具有较好的隔热、隔音和耐火性，可有效降低制动器制动时产生的噪音。

氢氧化钙添加后可以提高制动块基体的ph值，使汽车制动衬片呈碱性状态，减缓汽车制动衬片的锈蚀速度。

硫酸钡用作填充剂无毒、难溶于水、不溶于酸，起补强作用，能增强汽车制动衬片的抗老化性能和耐候性，使其不易老化变脆。

紫铜纤维添加后可提高汽车制动衬片的传热性，可快速吸收制动产生的热量，防止摩擦表面温度急剧上升。

石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀，由于其特有的层状结构，使其具有较好的润滑性，可有效调节汽车制动衬片的摩擦系数。

橡胶粉是丁腈橡胶粉末，添加该组分可以适当调节制动块硬度，改善制动的舒适性。

硅酸锆强度高，硬度高、耐磨性好、熔点高，添加后可以有效提高汽车制动衬片的高温抗衰退性能。

钛酸钾不仅可以大大提高刹车性能(高温稳定性优越)，而且可以降低刹车噪音、大幅度改善踩刹车踏板时的脚感、大大提高汽车制动衬片的使用寿命等。

氧化铝是难溶于水的白色固体，无臭、无味、质地极硬，通过添加该组分来调节产品的摩擦系数，使其达到设计所需的摩擦系数。

发明人通过研究和试验发现，由于丁腈橡胶改性酚醛树脂比普通酚醛树脂流动性好，可以使酚醛树脂和其他组分材料粘接的致密性更好，摩擦材料之间的孔隙减少，摩擦材料对水分的吸收率大大降低，从而大大降低水分对摩擦材料的摩擦系数的影响；另一方面，由于特氟龙粉具有较高的自润滑性，且受水分影响小，摩擦材料中加入特氟龙粉末后，即使摩擦材料吸收了少量水分使部分材料的摩擦系数变大，但由于特氟龙的自润滑性，能明显调节摩擦材料的摩擦系数，摩擦材料的综合摩擦系数也能稳定保持在正常范围内，不会异常升高；发明人还发现，特氟龙粉末和树脂特别是丁腈橡胶改性酚醛树脂相容性非常好，能有效发挥上述两种材料的优点；在摩擦材料中加入上述两种材料，且按本发明所述配比进行配制，同时按本发明所述方法进行加工，将得到的制动垫片用于车辆的制动器中，当车辆在雨水天气行驶且制动器的制动垫片处于半湿润状态时，车辆制动减速过程中能有效避免摩擦面之间摩擦系数突然变大的问题，从而防止由于制动力矩异常上升而导致车轮抱死进而导致车辆甩尾、翻车等危险情况的发生。

采用本发明的方法，具有以下的有益效果：有效防止车轮在雨水天气行驶并制动过程中，制动器的制动衬片在半湿润情况下，由于制动力矩突然变大造成的车轮抱死、车辆甩尾、倾翻等威胁驾乘人员安全的事故发生，大大提高了车辆的安全性。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为对现有技术制作的制动衬片进行模拟制动试验的制动力矩图；

图2为按本发明制作的制动衬片进行模拟制动试验的制动力矩图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本实施例中，用于制作汽车制动衬片的摩擦材料按如下比例配制：特氟龙粉1-4份，丁腈橡胶改性酚醛树脂7-15份，芳纶纤维2-7份，蛭石粉4-8份，氢氧化钙4-10份，硫酸钡15-30份，紫铜纤维3-0份，石墨7-15份，橡胶粉3-10份，硅酸锆1-6份，钛酸钾15-30份，氧化铝0.5-2份。

在实际生产过程中，考虑兼顾到产品效果和生产成本，作为优化方案，特氟龙粉的粒度为1400目；氢氧化钙为粒度1500目的粉末；紫铜纤维的长度3mm，直径0.5mm；石墨为天然鳞片状规格，粒度为60目；橡胶粉的粒度为1500目；氧化铝为粒度1500目的粉末。

具体制备方法包括以下步骤：

s1、将特氟龙粉、丁腈橡胶改性酚醛树脂、芳纶纤维、蛭石粉、氢氧化钙、硫酸钡、紫铜纤维、石墨、橡胶粉、硅酸锆、钛酸钾、氧化铝按原料配比加入高速犁耙混料机中混合均匀得到混料；

s2、将步骤s1获取的混料装入模具中进行热压得到压制粗品，热压温度为155℃±5℃，热压压力为150kg/cm²，热压时间为300秒±5秒；

s3、对压制粗品按以下步骤进行热处理：

1)将压制粗品放入烘箱中从室温加热到170℃，加热时匀速升温，升温时间为3小时，在170℃保温5小时；

2)在烘箱内冷却至80℃以下，出炉。

为验证本发明的技术效果，发明人利用本发明所述的摩擦材料和制备方法制作了制动衬片(为叙述方便以下简称“新制动衬片”)，并在台架试验机上按下雨天的工况对按现有技术制作的制动衬片(以下简称“旧制动衬片”)和新制动衬片进行了模拟制动试验，得到如下结果：

如附图1所示的对旧制动衬片进行模拟制动试验的制动力矩图，从图中可以看出，在下雨天工况，制动力矩输出曲线不平稳，制动过程末端制动力矩突然变大，通常制动力矩超过700n.m，车轮就会出现抱死导致车辆甩尾的情况，显然，从图中可以看出，制动力矩已经远远超出700n.m，车辆在这种情况下行驶是非常危险的。

附图2为对新制动衬片进行模拟制动试验的制动力矩图，从图中可以看出，在雨天工况下，制动力矩输出曲线平稳，保持在240n.m左右，没有出现制动力矩异常升高的情况，也就说明，采用这种制动衬片的车辆，在制动衬片处于半湿润的情况下能有效避免车轮抱死导致车辆甩尾、倾翻的事故发生。

另一方面，发明人按国家标准gb5763-2008二类摩擦片的要求对新制动衬片的摩擦系数和磨损率进行了试验，结果如下表所示：

从表中的数据可以看出，新制动衬片的摩擦系数和磨损率均在国家标准规定的范围内，符合gb5763-2008二类摩擦片的技术要求。

由此说明，新制动衬片在半湿润条件下能有效将摩擦系数稳定在正常范围内，避免输出力矩异常升高，同时，在干燥条件下，新制动衬片的摩擦系数和磨损率也符合国家标准，满足正常使用需要。