一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒及其制备方法，改性摩擦颗粒主要由如下以质量分数计的组分制成：氧化铝+二氧化锆20~30%，美国帕马黑粉+荷兰D粉20~30%，硫化锰+硫化锌+硫化铜10-20%，未膨胀的银白色蛭石粉+石墨7~15%，丁腈橡胶+丁苯橡胶12~18%，液体树脂+丁腈胶乳3~5%，以及性能调节剂5-10%，橡胶助剂0.5~1%。本发明的改性摩擦颗粒应用到摩擦材料中制得的制动器衬片具有良好的气孔率和较低的硬度，在测试过程中和实际使用过程中，没有噪音，制动脚感舒适，反应灵敏，在各种苛刻条件下的使用，满足使用寿命，经过在城市公交车盘片大量使用，摩擦材料寿命达到35000公里以上。
【专利说明】一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种应用于制作摩擦材料的原料，特别是一种用于摩擦材料的改性摩 擦颗粒及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于国内汽车的大力普及，人们对汽车使用中的性能要求越来越高，尤其是对涉 及安全的制动系统的要求越来越高，除此之外，噪音、脚感等舒适性方面的附加要求也越来 越高。对制动系统方面涉及安全和舒适性的制动衬片的研究越来越多，一般摩擦材料的制 造为各种原料在干燥状态下称重后混合得到混合料，对混合料进行压制加工而成，各种原 料基本为均匀的粉料或纤维料，混合后的混合料基本呈均匀分布状态，该方法制得的产品 各项性能均匀，但许多性能不能通过该方法而获得，因此许多研究者开始研制非均匀状态 下的性能指标，得到了许多不同于均匀状态下的改进和提高，因此制动衬片的制造方法从 单一均匀的混合料转向添加不同性能颗粒的不均匀混合物转变。
[0003] 现有添加的颗粒物分3类：1类多为l-3mm左右的焦炭，石墨、轮胎粉、废片粉碎 颗粒等物质，这类物质基本性能单一，对摩擦材料的整体性能影响有限；2类为经液体树脂 与普通摩擦材料混合物高速搅拌而成的颗粒物，这类物质在摩擦材料后续加工过程中经过 高温压制后固化缺乏弹性；3类是普通的橡胶混炼物，橡胶混炼物有足够的弹性，但气孔率 低，高温性能较差。以上这些颗粒物往往受到材料或工艺的限制，导致性能单一，无法兼顾 到气孔率，弹性和高温的摩擦性能稳定性。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒，具有高的弹性，高的气孔率和稳 定的1?温性能，在摩擦材料制造过程中，1?的弹性，1?的气孔率可以大幅度改善制动衬片广 品的硬度、压缩性、以及高温稳定性，降低噪音的发生概率，从而满足用户要求。
[0005] 本发明还提供一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒的制备方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒，该改性摩擦颗粒主要由如下以质量分数计的 组分制成：
[0008] A组：氧化铝+二氧化锆20?30%，
[0009] B组：美国帕马黑粉+荷兰D粉20?30%，
[0010] C组：硫化锰+硫化锌+硫化铜10-20 %，
[0011] D组：未膨胀的银白色蛭石粉+石墨7?15%，
[0012] E组：丁腈橡胶+ 丁苯橡胶12?18%，
[0013] F组：液体树脂+ 丁腈胶乳3?5 %，
[0014] 以及性能调节剂5-10%，橡胶助剂0? 5?1%。
[0015] 作为优选，氧化铝和二氧化锆的细度均为400目以上，氧化铝与二氧化锆的重量 比为1?1. 5:1。
[0016] 作为优选，美国帕马黑粉和荷兰D粉的重量比为1:1?1.5。美国帕马黑粉是糠醛 改性的腰果油摩擦粉，荷兰lapinus公司的D粉是高气孔率的多孔硅酸钙。
[0017] 作为优选，硫化锰、硫化锌和硫化铜的重量比为1:1?1. 5:0. 5?0. 8。
[0018] 作为优选，未膨胀的银白色蛭石粉和石墨的重量比为1:1?1.5,未膨胀的银白色 蛭石粉为60?200目。
[0019] 作为优选，丁腈橡胶和丁苯橡胶的重量比为1:1?2。丁腈橡胶的丙烯腈含量为 30?35%，丁苯橡胶的牌号为1500或1502。
[0020] 作为优选，液体树脂和丁腈胶乳的比例为2:1?1. 5,所述的液体树脂为100%纯 腰果油树脂，一般选美国卡德莱5341#，丁腈胶乳一般选35% -40%固含量的丁腈胶乳。
[0021] 作为优选，所述性能调节剂为氧化锌、氧化镁、磁铁矿粉、铬铁矿粉、沸石粉中的一 种或几种的混合物。所述橡胶助剂为硫磺、促进剂DM、防老剂BLE组成的混合物。本发明采 用的橡胶助剂为市售产品。
[0022] -种所述的一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒的制备方法，将所有原料预混 合后，加入橡胶捏炼机进行橡胶捏炼，初步固化后开松粗碎为3-5厘米大小的颗粒，在 120°C ±5°C的热风炉内无压力下保持3小时初步硫化，再粉碎成l-3mm的颗粒，即为产品。
[0023] 本发明的改性摩擦颗粒为有弹性的颗粒体，内部气孔率高达30?40%，制动衬片 加入一定量的该颗粒，可以改善制动衬片的硬度、压缩性、气孔率、以及高温稳定性，降低噪 音的发生概率。
[0024] 本发明的配方中由于氧化铝和二氧化锆都是硬质磨料，具有较高的摩擦系数，氧 化铝和二氧化锆的大量使用，使得产品在高速高温时都可以避免因有机物分解带来的制动 力矩下降，保持制动力矩稳定，避免高温刹车失灵现象。400目以上的细度，确保不损伤对偶 材料，氧化铝+二氧化锆的重量比为1?1. 5:1，对力矩的稳定较好。
[0025] 美国帕马黑粉和荷兰D粉的结合使用，由于黑粉为糠醛改性的有机高孔隙率的多 孔材料，D粉则是高气孔率的无机材料，这些材料本身气孔率就达到50?80 %，这些高气孔 率的物质加入到橡胶颗粒中去，可以确保橡胶颗粒本身的气孔率，气孔率一高，就可以吸附 高温分解产生的气体，降低刹车时上升的温度对摩擦材料的影响和噪音的产生，美国帕马 黑粉+荷兰D粉优化比例为1:1?1. 5,使高温下可以保持恒定的制动力矩。
[0026] 高温硫化物的组合使用可以使每个温度段的温升得到很好的控制，硫化锰+硫化 锌+硫化铜比例为1:1?1. 5:0. 5?0. 8的优化比例，保持合理的经济性的同时，又使衬片 在极高温度段500?650度时的磨损降到可控范围，保证了产品的使用寿命和烧片现象的 发生。
[0027] 未膨胀的银白色蛭石粉+石墨的使用可以起到润滑作用，通常人们都使用膨胀 蛭石，本发明中均使用未膨胀的银白色蛭石原矿粉，一般未膨胀的银白色蛭石粉在800? 1000°C下受热0. 5?1. 0分钟，体积迅速增大8?15倍，最高可达30倍。膨胀后的蛭石， 具有隔热、防火、吸水、吸声等优异性能，所以用银白色蛭石原矿粉在衬片温升过程中如果 发生膨胀，膨胀过程既吸热阻止产品的温升，又提高了材料的气孔率。未膨胀的银白色蛭石 粉+石墨优化比例为1:1?1. 5,既保持润滑性，又为高温时的气孔率留下了增量性。
[0028] 丁腈橡胶+ 丁苯橡胶比例为1:1?2,既保持了可加工性和防油性能，又使得制造 出来的颗粒具有良好的弹性，液体树脂+ 丁腈胶乳的比例为2:1?1. 5,液体树脂为100% 纯腰果油树脂，由于腰果油树脂在混合过程中浸润到粉状材料中，在和橡胶混炼的过程中 受热会部分固化与接枝，在其后的120°C无压力下又会部分接枝固化，橡胶在此温度下也会 初步硫化，固化或硫化都是无压力的状态，它有别于高温高压下的固化，所以会形成一个个 局部蜂窝状气孔状结构，保证了颗粒产品有弹性的同时又具有较高的气孔。
[0029] 性能调节剂用于调节摩擦性能，调节摩擦材料在低温阶段和高温阶段的摩擦系 数，可以是各种常规的用于制备摩擦材料的增摩剂和减摩剂以及橡胶的配合剂。在本发明 中，所述性能调节剂优选为氧化锌、氧化镁、磁铁矿粉、铬铁矿粉、沸石粉。
[0030] 橡胶助剂：常规为硫磺、促进剂DM、防老剂BLE等的几种。
[0031] 将本发明的改性摩擦颗粒，按常规方法加入到摩擦材料中压制成产品后，进行有 关性能测试，与未添加改性摩擦颗粒的摩擦材料相比性能方面有明显的改善，配方如表1。
[0032] 表 1
[0033]
【权利要求】
1. 一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒，其特征在于该改性摩擦颗粒主要由如下以质量 分数计的组分制成： A组：氧化铝+二氧化锆2(T30%， B组：美国帕马黑粉+荷兰D粉2(T30%， C组：硫化锰+硫化锌+硫化铜10-20%， D组：未膨胀的银白色蛭石粉+石墨疒15%， E组：丁腈橡胶+ 丁苯橡胶12~18%， F组：液体树脂+ 丁腈胶乳:T5%， 以及性能调节剂5-10%，橡胶助剂0. 5~1%。
2. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：氧化铝和二氧化锆的细度均为 400目以上，氧化铝与二氧化锆的重量比为1~1. 5:1。
3. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：美国帕马黑粉和荷兰D粉的重 量比为1:广1.5。
4. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：硫化锰、硫化锌和硫化铜的重量 比为 1:1 ?1. 5:0. 5?0? 8。
5. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：未膨胀的银白色蛭石粉和石墨 的重量比为1:1~1.5,未膨胀的银白色蛭石粉为60~200目。
6. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：丁腈橡胶和丁苯橡胶的重量比 为1:1?2。
7. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：液体树脂和丁腈胶乳的比例为 2:1~1. 5,所述的液体树脂为100%纯腰果油树脂，丁腈胶乳为固含量为35~40%的胶乳。
8. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：所述性能调节剂为氧化锌、氧化 镁、磁铁矿粉、铬铁矿粉、沸石粉中的一种或几种的混合物。
9. 根据权利要求1所述的改性摩擦颗粒，其特征在于：所述橡胶助剂为硫磺、促进剂 DM、防老剂BLE组成的混合物。
10. -种权利要求1所述的一种用于摩擦材料的改性摩擦颗粒的制备方法，其特征在 于：将所有原料预混合后，加入橡胶捏炼机进行捏炼，初步固化后开松粗碎为3-5厘米大小 的颗粒，在120°C ±5°C的热风炉内无压力下保持3小时初步硫化，再粉碎成l-3mm的颗粒， 即为产品。
【文档编号】C08K3/22GK104449566SQ201410604122
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】陈忠 申请人:杭州优纳摩擦材料有限公司