本发明涉及摩擦衬片领域，具体涉及一种用于盘式制动器的刹车片。
背景技术：
刹车片是动力机械和机动车辆必须装配的制动材料，其性能直接影响车辆、设备使用的稳定性和可靠性。刹车片的核心材料，即为摩擦材料。刹车片按摩擦材料的成分组成可分为：石棉刹车片、半金属刹车片、NAO刹车片(无石棉有机刹车片)。
其中，石棉刹车片因强烈的热衰退和强致癌而逐渐被市场放弃和取代；半金属刹车片因摩擦系数高、导热性好、加工成型容易等优点而取代石棉刹车片，目前在我国刹车片市场上占主导地位，但是也存在高比重、易生锈、磨损对偶件、制动噪音大、导热系数过大等缺点；无石棉有机刹车片，主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维(碳、陶瓷等)来作为加固材料，无论在低温或高温都保持良好的制动效果，磨损率低，噪声小，可以有效延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向；但是，由于NAO刹车片可用的有机物种类繁多，产品性能参差不齐，其市场同质化现象严重，因此，制备出能够克服自身的性能缺陷，具有摩擦稳定性、成本低、密度低、制动性好、耐磨性好、制动噪音低、耐环境能力强的高性能摩擦材料成为近年来刹车片摩擦材料的发展趋势。
中国专利CN201510704138.4公开了一种含钒半金属型刹车片，以紫铜纤维、六钛酸钾晶须、硫酸钡、钒铁粉、摩擦粉、不锈钢短纤维、石墨、纤维素纤维、焦炭粉、改性树脂腈纤维、铬铁矿粉、丁腈橡胶、陶瓷粘结剂、喷胶硅酸铝纤维为原料。但是该专利制备得到的刹车片存在高比重、易生锈、磨损对偶件、制动噪音大、导热系数过大的缺点。
因此，需要一种具有摩擦稳定性、成本低、密度低、制动性好、耐磨性好、制动噪音低、耐环境能力强的高性能摩擦材料的刹车片，来满足汽车制造行业日益提高的产品标准。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种用于盘式制动器的刹车片。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于盘式制动器的刹车片，由背板、隔热层以及摩擦材料组成，背板为不锈钢材料；隔热层由下述质量百分数的原料制备而成：泡沫聚氨酯50％～65％，聚酰亚胺15％～25％，玻璃棉8％～15％，高硅氧棉5％～10％，铝聚酯2％～4％；摩擦材料由下述质量百分数的原料制备而成：热固型酚醛树脂35％～45％，热固型环氧树脂30％～40％，短切碳纤维8％～12％，芳纶纤维2％～6％，高岭土1％～2％，石墨1％～2％，二硫化钼1％～2％，聚丙烯酸钠0.5％～1％，聚四氟乙烯1％～2％。
其中，泡沫聚氨酯、聚酰亚胺、玻璃棉、高硅氧棉、铝聚酯均具有良好的隔热效果，且各组分均属于极性分子，混合后相容性良好，提高了组合物的耐高温性能，且与无石棉有机摩擦材料的相容性好，提高了两者的热压性能，使得刹车片整体性能提升，并且组分绿色环保，在制备过程中对环境污染小，符合绿色环保的工业发展趋势。
其中，采用热固型酚醛树脂、热固型环氧树脂作为摩擦材料的基体材料，有利于提高基体材料的耐高温性能，并改善基体材料的韧性，提高基体材料的相容性，并采用短切碳纤维、芳纶纤维作为摩擦材料的增强纤维，使得制备的摩擦材料具有高结构强度和稳定的热变形能力，在经受高速动态热冲击时不发生显著蠕变，依然保有相对稳定的外形尺寸。
进一步地，不锈钢材料中铬元素的质量百分含量为：1％～2％。
进一步地，隔热层的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，隔热层基板制备：将所述质量百分数的泡沫聚氨酯、聚酰亚胺、玻璃棉、高硅氧棉依次组合，层与层之间使用双组份聚氨酯胶和硅氧烷偶联剂进行粘接，在温度为60℃～70℃，压力为1.5MPa～2.5MPa的条件下进行压合粘接，得到隔热层基板；
步骤B，隔热层制备：将所述质量百分数的铝聚酯通过环氧树脂胶完全粘贴在隔热层基板表面，在80℃～90℃的温度条件下施加3MPa～5MPa的压力，保压15min～25min，使铝聚酯紧密压实贴合在隔热层基板周围，去除多余的边角，即得隔热层。
更进一步地，步骤A中，隔热层基板的的厚度为20mm～30mm。
更进一步地，步骤B中，隔热层的导热系数为：0.05W/(m·K)～0.08W/(m·K)。其中，导热系数采用差示扫描量热仪(DSC)进行测试，扫描温度范围为20℃～200℃，升温速率为1℃/min～3℃/min。
进一步地，摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，强韧纤维分散：将所述质量百分数的聚丙烯酸钠溶解于浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，得到聚丙烯酸钠溶液，将所述质量百分数的短切碳纤维和芳纶纤维剪碎成8mm～15mm的小段，加入到聚丙烯酸钠溶液中，以50r/min～80r/min的转速搅拌10min～30min，得到分散强韧纤维；
步骤S2，原料混配：将所述质量百分数的热固型酚醛树脂、热固型环氧树脂、高岭土、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯投入搅拌釜中，再加入步骤S1得到的分散强韧纤维，在温度为20℃～30℃的条件下以100r/min～200r/min的转速搅拌40min～60min，得到粘稠状的预聚流体；
步骤S3，模压成型：将步骤S2得到的预聚流体注射到模具中，在温度为100℃～115℃，模压为10MPa～30MPa的条件进行保温保压处理，使预聚流体充分聚合交联，得到固化树脂材料；
步骤S4，退火修剪：将步骤S3得到的固化树脂材料在45℃～60℃保温40min～60min，再以1℃/min～2℃/min的速率降温至15℃～20℃，进行退火处理，采用机械加工方式修剪多余边角，即得摩擦材料。
更进一步地，步骤S1中，分散强韧纤维的拉伸强度为：300MPa～800MPa。其中，拉伸强度采用万能材料力学试验机进行测试。
更进一步地，步骤S2中，预聚流体的粘度为：1500mPa·s～5000mPa·s。其中，预聚流体粘度采用旋转式粘度计进行测试。
更进一步地，步骤S3中，保温保压处理的时间为：2h～4h。
更进一步地，步骤S4中，摩擦材料的动态损耗因子为：0.05～0.3。其中，动态损耗因子采用动态热机械分析(DMA)进行测试，测试方法采用三点弯曲法进行测试，测试温度范围为-40℃～200℃，升温速率为2℃/min～5℃/min，扫描频率为1Hz～20Hz。
本发明的优点是：
1.本发明由不锈钢背板、耐热隔热层和热固型摩擦材料三层材料组成复合型盘式制动器的刹车片，具有稳固强韧的耐热结构特性，刹车片制动性能好，耐摩擦，抗高热，稳定性好，使用寿命长；
2.本发明以隔热型聚氨酯泡沫材料为主体，并辅以各种耐热无机棉材料，还在外表粘附铝聚酯，能够在极大程度上反射和吸收由于高速摩擦所引起的强热，隔热性能稳定，结构强度稳固，有效的隔绝了强热作用引起的不锈钢背板形变，增强了刹车片的使用安全性；
3.本发明以热固型酚醛树脂和环氧树脂为摩擦材料的主体，并添加了纤维材料和固体润滑剂来增强结构强度和改变流动特性，得到的摩擦材料热变形小，产生热量少，动态粘流性能好，使用寿命稳定，制动安全系数高。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种用于盘式制动器的刹车片，由背板、隔热层以及摩擦材料组成，背板为不锈钢材料；隔热层由下述质量百分数的原料制备而成：泡沫聚氨酯50％，聚酰亚胺25％，玻璃棉11％，高硅氧棉10％，铝聚酯4％；摩擦材料由下述质量百分数的原料制备而成：热固型酚醛树脂35％，热固型环氧树脂40％，短切碳纤维12％，芳纶纤维6％，高岭土2％，石墨2％，二硫化钼1％，聚丙烯酸钠1％，聚四氟乙烯1％。其中，不锈钢材料中铬元素的质量百分含量为1％。
其中，隔热层的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，隔热层基板制备：将所述质量百分数的泡沫聚氨酯、聚酰亚胺、玻璃棉、高硅氧棉依次组合，层与层之间使用双组份聚氨酯胶和硅氧烷偶联剂进行粘接，在温度为60℃，压力为1.5MPa的条件下进行压合粘接，得到厚度为20mm的隔热层基板；
步骤B，隔热层制备：将所述质量百分数的铝聚酯通过环氧树脂胶完全粘贴在隔热层基板表面，在80℃的温度条件下施加3MPa的压力，保压15min，使铝聚酯紧密压实贴合在隔热层基板周围，去除多余的边角，即得导热系数为0.05W/(m·K)的隔热层。
其中，摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，强韧纤维分散：将所述质量百分数的聚丙烯酸钠溶解于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，得到聚丙烯酸钠溶液，将所述质量百分数的短切碳纤维和芳纶纤维剪碎成8mm的小段，加入到聚丙烯酸钠溶液中，以50r/min的转速搅拌10min，得到拉伸强度为300MPa的分散强韧纤维；
步骤S2，原料混配：将所述质量百分数的热固型酚醛树脂、热固型环氧树脂、高岭土、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯投入搅拌釜中，再加入步骤S1得到的分散强韧纤维，在温度为20℃的条件下以100r/min的转速搅拌40min，得到粘稠状的粘度为1500mPa·s的预聚流体；
步骤S3，模压成型：将步骤S2得到的预聚流体注射到模具中，在温度为100℃，模压为10MPa的条件进行保温保压处理2h，使预聚流体充分聚合交联，得到固化树脂材料；
步骤S4，退火修剪：将步骤S3得到的固化树脂材料在45℃保温40min，再以1℃/min的速率降温至15℃，进行退火处理，采用机械加工方式修剪多余边角，即得动态损耗因子为0.05的摩擦材料。
实施例2
一种用于盘式制动器的刹车片，由背板、隔热层以及摩擦材料组成，背板为不锈钢材料；隔热层由下述质量百分数的原料制备而成：泡沫聚氨酯65％，聚酰亚胺15％，玻璃棉13％，高硅氧棉5％，铝聚酯2％；摩擦材料由下述质量百分数的原料制备而成：热固型酚醛树脂45％，热固型环氧树脂30％，短切碳纤维11％，芳纶纤维5％，高岭土2％，石墨2％，二硫化钼2％，聚丙烯酸钠1％，聚四氟乙烯2％。其中，不锈钢材料中铬元素的质量百分含量为2％。
其中，隔热层的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，隔热层基板制备：将所述质量百分数的泡沫聚氨酯、聚酰亚胺、玻璃棉、高硅氧棉依次组合，层与层之间使用双组份聚氨酯胶和硅氧烷偶联剂进行粘接，在温度为70℃℃，压力为2.5MPa的条件下进行压合粘接，得到厚度为30mm的隔热层基板；
步骤B，隔热层制备：将所述质量百分数的铝聚酯通过环氧树脂胶完全粘贴在隔热层基板表面，在90℃的温度条件下施加5MPa的压力，保压25min，使铝聚酯紧密压实贴合在隔热层基板周围，去除多余的边角，即得导热系数为0.08W/(m·K)的隔热层。
其中，摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，强韧纤维分散：将所述质量百分数的聚丙烯酸钠溶解于浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，得到聚丙烯酸钠溶液，将所述质量百分数的短切碳纤维和芳纶纤维剪碎成15mm的小段，加入到聚丙烯酸钠溶液中，以80r/min的转速搅拌30min，得到拉伸强度为800MPa的分散强韧纤维；
步骤S2，原料混配：将所述质量百分数的热固型酚醛树脂、热固型环氧树脂、高岭土、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯投入搅拌釜中，再加入步骤S1得到的分散强韧纤维，在温度为30℃的条件下以200r/min的转速搅拌60min，得到粘稠状的粘度为5000mPa·s的预聚流体；
步骤S3，模压成型：将步骤S2得到的预聚流体注射到模具中，在温度为115℃℃℃，模压为30MPa的条件进行保温保压处理4h，使预聚流体充分聚合交联，得到固化树脂材料；
步骤S4，退火修剪：将步骤S3得到的固化树脂材料在60℃保温60min，再以2℃/min的速率降温至20℃，进行退火处理，采用机械加工方式修剪多余边角，即得动态损耗因子为0.3的摩擦材料。
实施例3
一种用于盘式制动器的刹车片，由背板、隔热层以及摩擦材料组成，背板为不锈钢材料；隔热层由下述质量百分数的原料制备而成：泡沫聚氨酯57％，聚酰亚胺20％，玻璃棉12％，高硅氧棉8％，铝聚酯3％；摩擦材料由下述质量百分数的原料制备而成：热固型酚醛树脂42％，热固型环氧树脂37％，短切碳纤维8％，芳纶纤维6％，高岭土1.5％，石墨1.5％，二硫化钼1.7％，聚丙烯酸钠0.8％，聚四氟乙烯1.5％。其中，不锈钢材料中铬元素的质量百分含量为1.5％。
其中，隔热层的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，隔热层基板制备：将所述质量百分数的泡沫聚氨酯、聚酰亚胺、玻璃棉、高硅氧棉依次组合，层与层之间使用双组份聚氨酯胶和硅氧烷偶联剂进行粘接，在温度为65℃，压力为2MPa的条件下进行压合粘接，得到厚度为25mm的隔热层基板；
步骤B，隔热层制备：将所述质量百分数的铝聚酯通过环氧树脂胶完全粘贴在隔热层基板表面，在85℃的温度条件下施加4MPa的压力，保压20min，使铝聚酯紧密压实贴合在隔热层基板周围，去除多余的边角，即得导热系数为0.06W/(m·K)的隔热层。
其中，摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，强韧纤维分散：将所述质量百分数的聚丙烯酸钠溶解于浓度为0.3mol/L的氢氧化钠溶液中，得到聚丙烯酸钠溶液，将所述质量百分数的短切碳纤维和芳纶纤维剪碎成12mm的小段，加入到聚丙烯酸钠溶液中，以65r/min的转速搅拌20min，得到拉伸强度为550MPa的分散强韧纤维；
步骤S2，原料混配：将所述质量百分数的热固型酚醛树脂、热固型环氧树脂、高岭土、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯投入搅拌釜中，再加入步骤S1得到的分散强韧纤维，在温度为25℃℃℃的条件下以150r/min的转速搅拌50min，得到粘稠状的粘度为3300mPa·s的预聚流体；
步骤S3，模压成型：将步骤S2得到的预聚流体注射到模具中，在温度为110℃，模压为20MPa的条件进行保温保压处理3h，使预聚流体充分聚合交联，得到固化树脂材料；
步骤S4，退火修剪：将步骤S3得到的固化树脂材料在50℃保温50min，再以1.5℃/min的速率降温至17℃，进行退火处理，采用机械加工方式修剪多余边角，即得动态损耗因子为0.17的摩擦材料。
实施例4
一种用于盘式制动器的刹车片，由背板、隔热层以及摩擦材料组成，背板为不锈钢材料；隔热层由下述质量百分数的原料制备而成：泡沫聚氨酯62％，聚酰亚胺18％，玻璃棉8％，高硅氧棉9％，铝聚酯3％；摩擦材料由下述质量百分数的原料制备而成：热固型酚醛树脂44％，热固型环氧树脂36％，短切碳纤维12％，芳纶纤维2％，高岭土1％，石墨1％，二硫化钼1.8％，聚丙烯酸钠0.9％，聚四氟乙烯1.3％。其中，不锈钢材料中铬元素的质量百分含量为1.7％。
其中，隔热层的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，隔热层基板制备：将所述质量百分数的泡沫聚氨酯、聚酰亚胺、玻璃棉、高硅氧棉依次组合，层与层之间使用双组份聚氨酯胶和硅氧烷偶联剂进行粘接，在温度为62℃，压力为2.2MPa的条件下进行压合粘接，得到厚度为28mm的隔热层基板；
步骤B，隔热层制备：将所述质量百分数的铝聚酯通过环氧树脂胶完全粘贴在隔热层基板表面，在88℃的温度条件下施加4.2MPa的压力，保压22min，使铝聚酯紧密压实贴合在隔热层基板周围，去除多余的边角，即得导热系数为0.07W/(m·K)的隔热层。
其中，摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，强韧纤维分散：将所述质量百分数的聚丙烯酸钠溶解于浓度为0.4mol/L的氢氧化钠溶液中，得到聚丙烯酸钠溶液，将所述质量百分数的短切碳纤维和芳纶纤维剪碎成14mm的小段，加入到聚丙烯酸钠溶液中，以70r/min的转速搅拌25min，得到拉伸强度为700MPa的分散强韧纤维；
步骤S2，原料混配：将所述质量百分数的热固型酚醛树脂、热固型环氧树脂、高岭土、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯投入搅拌釜中，再加入步骤S1得到的分散强韧纤维，在温度为28℃℃的条件下以180r/min的转速搅拌55min，得到粘稠状的粘度为4000mPa·s的预聚流体；
步骤S3，模压成型：将步骤S2得到的预聚流体注射到模具中，在温度为112℃，模压为25MPa的条件进行保温保压处理3.5h，使预聚流体充分聚合交联，得到固化树脂材料；
步骤S4，退火修剪：将步骤S3得到的固化树脂材料在55℃保温55min，再以1.8℃/min的速率降温至19℃，进行退火处理，采用机械加工方式修剪多余边角，即得动态损耗因子为0.25的摩擦材料。
实验例1
对实施例1～4制得的用于盘式制动器的刹车片的摩擦磨损性能进行测试，测试结果如表1所示。
其中，摩擦磨损性能测试用XD-MSM型定速式摩擦试验机测定制得的用于盘式制动器的刹车片试片的摩擦系数和磨损率。测试条件升温范围为100℃～350℃，圆盘转速480r/min，压紧力0.98MPa。
表1制备得到的用于盘式制动器的刹车片的摩擦磨损性能测试结果
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。