一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片及其半湿法制备方法与流程

本发明涉及一种汽车刹车片的组成和制备方法，尤其是涉及一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片及其半湿法制备方法。

背景技术

汽车刹车片是一种纤维增强的酚醛树脂复合材料，为改进酚醛树脂的脆性缺点，须加入橡胶增韧。最古老的方法之一即所谓的“湿法”工艺，将酚醛树脂与橡胶经混炼-打浆，预先制成胶浆，再与纤维、填料等原材料湿态混合，经干燥后模压成型。由于胶浆的高粘度，其与纤维、填料等原材料的混合较为困难，产品质量不稳定。而且打浆需要大量的有机溶剂，生产过程的消防安全和环保更是一个棘手的问题。

亦有所谓的“干法”工艺，即先将酚醛树脂与橡胶混炼-破碎制成胶粉，再与纤维、填料等原材料干法混合。这虽节省了大量的有机溶剂，避免了环保和消防安全问题，但为了胶料的可粉碎性，橡胶含量受限，增韧效果不佳，且树脂-橡胶的混炼是一个高耗能、低效率的过程，这样的“干法”生产工艺现亦已应用不多。

因此，当粉状橡胶问世以后，立即在刹车片的生产中得到了广泛的应用。粉状橡胶可以任意比例与酚醛树脂、纤维及填料直接干法混合，工艺简单方便。但由于技术的原因，目前粉状橡胶可选择的商品多为预交联型，其最细者粒径亦高达0.2mm左右，对酚醛树脂的增韧效果不甚理想，产品仍多存在着脆硬易断、刹车噪音大、静态制动（驻车）不良的问题。

胶乳是目前一种相对成熟的橡胶商品形态，是橡胶以微米-纳米级的粒径分散于水中的稳定乳液，粘度低，与各种液体或粉状的材料混合容易，且可按需要调节交联（硫化）度，已普遍应用于各种橡胶制品。但因胶乳的干胶含量不足50%，大量的水分必须烘干去除，材料和工艺的成本较高，在刹车片的生产中尚鲜有应用。

技术实现要素：

本发明是提供一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片及其半湿法制备方法，其主要是解决现有技术所存在的因胶乳的干胶含量不足50%，大量的水分必须烘干去除，材料和工艺的成本较高，很难应用于刹车片的生产应用中,刹车片存在的脆硬、易断和静态制动不良的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片，其特征在于所述的刹车片的组成及质量百分比为：丁腈胶乳3-10份、硫磺及硫化助剂0.5-4.5份、其他助剂0-0.5份、酚醛树脂8-12份、纤维素浆粕0～6份、玻璃纤维或短切预氧化pan纤维0-6份、玄武岩棉20-25份、钢纤维或铜棉0-10份、润滑剂5-15份、磨料5-10份、填料15-25份，共100份。本发明所述的胶乳增韧汽车刹车片，其混合料的制备因配方含有水剂的胶乳，且为使树脂、纤维保持最佳的工艺状态，采用了干-湿混杂的混合工艺，部分地兼有“湿法”或“干法”工艺的特点，故称其为“半湿法”制备工艺。虽然，其制备过程较传统的应用粉状橡胶的“干法”工艺复杂得多，但本发明的汽车鼓式刹车片因采用粒径细微的橡胶胶乳为增韧剂，且交联（硫化）度可控，使产品具有较低的硬度，制动噪音小，静态制动（驻车）效能亦更佳。

作为优选，所述的增韧剂为各种低、中、高丙烯腈含量的丁腈胶乳，改性的丁腈胶乳，丁苯胶乳，氯丁胶乳，天然胶乳的其中一种或者组合。

作为优选，所述的硫磺及硫化助剂为硫化剂硫磺，硫化促进剂2、2'-二硫代二苯并噻唑，2-巯醇基苯并噻唑，活化剂氧化锌的其中一种或者组合。

作为优选，所述的硫磺及硫化助剂为非硫磺类硫化剂，非噻唑类硫化促进剂，软化剂硬脂酸，硬脂酸锌，补强剂炭黑或白炭黑的其中一种或者组合。

作为优选，所述的润滑剂为石墨或金属硫化物，磨料为氧化铝或锆英石，填料为蛭石或cnsl聚合物。

作为优选，所述的其他助剂为胶乳应用工艺所需的各种辅助剂和其他的性能改性添加剂。

作为优选，所述的其他助剂为羧甲基纤维素钠，六偏磷酸钠，ble，亚硝酸钠，胶乳稳定剂，表面活性剂，金属离子螯合剂，防老剂，防锈剂的其中一种或者组合。这样可以提高产品的防锈或抗湿热粘连等性能。本发明还可以在配方中酌情添加适量的保护胶体、浸润剂等工艺助剂，以提高胶乳浆料的稳定性或均匀性。

一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片的半湿法制备方法，其特征在于所述的方法包括：

a.制备胶浆：将硫磺及硫化助剂以及其他助剂按照前述的配比用高速分散机均匀的分散于丁腈胶乳中，添加适量的水、浸润剂、保护胶体助剂，以帮助形成均质、稳定的胶浆；

b.湿混合：将前述的剩下原材料用高速混合机干混合，在干混合的过程中加入步骤a中预制的胶浆，并使胶浆与干料在半湿的状态下混合均匀；

c.干燥：用干燥设备，将以上的湿混合料干燥至水分≤2%；

d.模压及机加工：将上述混合料经模压、热处理及机加工等常规工序制成鼓式刹车片后即出成品。

本发明将制备好的胶浆与混合好的的干料在半湿的状态下混合，这样混合不仅较为均匀，而且制备出来的产品韧性较好。

作为优选，所述的步骤b中先按照权利要求1的配比加入纤维素浆粕、玄武岩棉、、钢纤维或铜棉、润滑剂、磨料、填料，用高速混合机干混合，在干混合的过程中加入步骤a中预制的胶浆，并使胶浆与干料在半湿的状态下混合均匀；然后再添加配方中剩余的原材料：酚醛树脂、玻璃纤维或短切预氧化pan纤维，用高速混合机在半湿的状态下混合均匀。

作为优选，所述的高速分散机包括有筒体，筒体的上部设有进料口，筒体的下部设有出料口、回用口，筒体的内部穿接有分散轴，分散轴上均布有多个分散盘体，分散盘体为锥形，其上开有多个矩形的分散孔，分散孔的内端设有切割尖部，分散孔的外端上翘并设有切割刀片，相邻分散孔之间的分散盘体上表面开有流道，筒体的内壁上设有回用夹套，回用夹套上设有喷淋口，回用口通过回用泵、管路连接夹套。分散轴旋转后驱动分散盘体旋转，这样物料可以在分散盘的切割尖部以及切割刀片处被切割，同时落到底下的物料可以被回用泵抽回到筒体中部的夹套上，从侧面再次喷向分散盘体，分散盘体可以再次对物料进行分散处理。

作为优选，所述的高速混合机包括有壳体，壳体上部设有入料口，入料口上通过杆件连接有振动筛，振动筛的两侧设有若干凸轮，凸轮所在的振动筛外侧设有缓冲板，壳体的内部穿接有搅拌轴，搅拌轴连接搅拌电机，搅拌轴上设有搅拌辊，搅拌辊的外部设有多根搅拌棒，搅拌棒的端部嵌装有压力传感器，壳体的上部设有红外传感器，红外传感器通过数控机构连接搅拌电机。本发明将振动筛与搅拌集成在一起，使得物料在过筛后直接送入到搅拌辊上进行搅拌，避免过筛后要通过其它途径再运输到搅拌装置中进行搅拌，这样能够保证粉料不会结块，从而保证了产品的质量。搅拌棒搅拌到一定程度后，物料达到预定的效果后，压力传感器会监测到所承受的压力达到设定值，这样能够发出信号到数控机构，从而控制搅拌电机停止运转。当物料的高度超过红外传感器时，红外传感器也能够发出信号到数控机构，从而控制搅拌电机停止运转。红外传感器与压力传感器都为市售产品。

因此，本发明采用半湿法的制备工艺，使得刹车片具有较低的硬度，制动噪音小，静态制动（驻车）效能亦更佳，材料和工艺的成本较低。

附图说明

附图1是本发明高速分散机的一种结构示意图；

附图2是本发明分散盘体的一种结构示意图；

附图3是本发明高速混合机的一种结构示意图。

图中零部件、部位及编号：筒体1、进料口2、出料口3、回用口4、分散轴5、分散盘体6、分散孔7、切割尖部8、切割刀片9、流道10、回用夹套11、喷淋口12、回用泵13、壳体14、入料口15、杆件16、振动筛17、凸轮18、缓冲板19、搅拌轴20、搅拌电机21、搅拌辊22、搅拌棒23、压力传感器24、红外传感器25。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片，其组成及质量百分比为：丁腈胶乳8份（以干胶计）、2、2'-二硫代二苯并噻唑0.15份、氧化锌0.25份、硫磺0.8份、补强炭黑2份、硬脂酸锌0.15份、亚硝酸钠0.5份、羧甲基纤维素钠0.15份、纤维素浆粕5份、岩棉25份、钢棉8份、硫化锌5份、填料（cnsl聚合物、蛭石等）20份、磨料（α-氧化铝、锆英石等）10份、酚醛树脂10份、短切玻璃纤维5份，共100份。

一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片的半湿法制备方法，其步骤为：

a.将18份丁腈胶乳（折合干胶8份）与2、2'-二硫代二苯并噻唑0.15份、氧化锌0.25份、工业硫磺0.8份、补强炭黑2份、硬脂酸锌0.15份、亚硝酸钠0.5份和羧甲基纤维素钠0.15份（预先配制成5%水溶液），用高速分散机充分搅拌，直至浆料呈均匀的稠厚膏体，储存备用；

b.将纤维素浆粕5份、玄武岩棉25份、钢棉8份、硫化锌5份、填料（cnsl聚合物、蛭石等）20份和磨料（α-氧化铝、锆英石等）10份，用高速混合机预混合，然后在搅拌中加入以上预制的胶浆22份，再继续混合至物料呈均匀、无团块的松散湿料；

c.将以上湿料用真空回转式干燥机，在100-120℃、真空度0.06-0.08mpa的条件下干燥2-3小时，至水分≤2%时出料冷却；

d.将以上冷却的干料85份及酚醛树脂10份、短切玻璃纤维5份，用高速混合机再次干混合，使混合料呈均匀、松散的状态；

e.将上述混合料经模压、热处理及机加工等常规工序制成鼓式刹车片后即出成品。

其中高速分散机如图1，包括有筒体1，筒体的上部设有进料口2，筒体的下部设有出料口3、回用口4，筒体的内部穿接有分散轴5，分散轴上均布有多个分散盘体6，如图2，分散盘体为锥形，其上开有多个矩形的分散孔7，分散孔的内端设有切割尖部8，分散孔的外端上翘并设有切割刀片9，相邻分散孔之间的分散盘体上表面开有流道10，筒体的内壁上设有回用夹套11，回用夹套上设有喷淋口12，回用口4通过回用泵13、管路连接夹套。

高速混合机如图3，包括有壳体14，壳体上部设有入料口15，入料口上通过杆件16连接有振动筛17，振动筛的两侧设有若干凸轮18，凸轮所在的振动筛外侧设有缓冲板19，壳体的内部穿接有搅拌轴20，搅拌轴连接搅拌电机21，搅拌轴上设有搅拌辊22，搅拌辊的外部设有多根搅拌棒23，搅拌棒的端部嵌装有压力传感器24，壳体的上部设有红外传感器25，红外传感器通过数控机构连接搅拌电机。

由以上干-湿两步混合法制造的鼓式驻车制动器刹车片，硬度80-90hrr（＜30hrl）。以满载车重2.5t的某款轻型商用车试验，其20%上坡驻车手制动操作力最小276n。

对比例1：汽车鼓式驻车制动器用刹车片，其组成及重量份为：

丁腈橡胶粉（预交联型）8份，纤维素浆粕5份、岩棉25份、钢棉8份、硫化锌5份、填料（cnsl聚合物、蛭石等）24份、磨料（氧化铝、锆英石等）10份、酚醛树脂10份、短切玻璃纤维5份，共100份。

汽车鼓式驻车制动器用刹车片的制备方法：

以上配料用高速混合机直接干混合3~4分钟，再按常规方法模压并制成鼓式刹车片。

由以上通用的干式混合法制造的鼓式驻车制动器刹车片，硬度80-90hrl。与实施例1对比试验，20%上坡驻车手制动操作力最小302n。

实施例2：本例的一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片，其组成及质量百分比为：丁腈胶乳4份（以干胶计）、2、2'-二硫代二苯并噻唑0.075份、氧化锌0.125份、硫磺0.4份、补强炭黑1.2份、ble-c0.125份、羧甲基纤维素钠0.075份、纤维素浆粕5份、岩棉25份、黄铜棉4份、鳞片石墨15份、填料（cnsl聚合物、蛭石等）20份、磨料（氧化铝、锆英石等）10份、酚醛树脂10份、短切预氧化pan纤维5份，共100份。

一种橡胶胶乳增韧的鼓式刹车片的半湿法制备方法，其步骤为：

a.将9份丁腈胶乳（折合干胶约4份）与2、2'-二硫代二苯并噻唑0.075份、氧化锌0.125份、硫磺0.4份、补强炭黑1.2份、ble-c0.125份、羧甲基纤维素钠0.075份（预先配制成5%水溶液），用高速分散机充分搅拌,直至浆料呈均匀的稠厚膏体，储存备用；

b.将纤维素浆粕5份、岩棉25份、黄铜棉4份、鳞片石墨15份、填料（cnsl聚合物、蛭石等）20份、磨料（氧化铝、锆英石等）10份、酚醛树脂10份、短切预氧化pan纤维5份，用高速混合机预混合，然后在搅拌中加入以上预制的胶浆11份，继续混合至物料呈均匀、无团块的松散湿料；

c.将以上湿料用真空回转式干燥机，在100-120℃、真空度0.06-0.08mpa的条件下干燥2-3小时，至水分≤2%时出料冷却。

d.将上述混合料经模压、热处理及机加工等常规工序制成鼓式刹车片后即出成品。

其中高速分散机如图1，包括有筒体1，筒体的上部设有进料口2，筒体的下部设有出料口3、回用口4，筒体的内部穿接有分散轴5，分散轴上均布有多个分散盘体6，如图2，分散盘体为锥形，其上开有多个矩形的分散孔7，分散孔的内端设有切割尖部8，分散孔的外端上翘并设有切割刀片9，相邻分散孔之间的分散盘体上表面开有流道10，筒体的内壁上设有回用夹套11，回用夹套上设有喷淋口12，回用口4通过回用泵13、管路连接夹套。

高速混合机如图3，包括有壳体14，壳体上部设有入料口15，入料口上通过杆件16连接有振动筛17，振动筛的两侧设有若干凸轮18，凸轮所在的振动筛外侧设有缓冲板19，壳体的内部穿接有搅拌轴20，搅拌轴连接搅拌电机21，搅拌轴上设有搅拌辊22，搅拌辊的外部设有多根搅拌棒23，搅拌棒的端部嵌装有压力传感器24，壳体的上部设有红外传感器25，红外传感器通过数控机构连接搅拌电机。

由以上一步半湿法混合制造的鼓式制动器刹车片，硬度60-70hrl。以某型号的鼓式制动器作台架静效能试验，675n输入拉力下前进/后退方向平均的静制动力矩分别为887/816nm。

对比例2：汽车鼓式制动器用刹车片，其组成及重量份为：

丁腈橡胶粉（预交联型）4份，纤维素浆粕5份、岩棉25份、黄铜棉4份、鳞片石墨15份、填料（cnsl聚合物、蛭石等）22份、磨料（氧化铝、锆英石等）10份、酚醛树脂10份、短切预氧化pan纤维5份

汽车鼓式制动器用刹车片的制备方法：

以上配料用高速混合机直接干混合3-4分钟，再按常规方法模压并制成鼓式刹车片。

由以上通用的干式混合法制造的鼓式制动器刹车片，硬度100-110hrl。与实施例2对比台架静效能试验，675n输入拉力下前进/后退方向的平均静制动力矩分别为578/513nm。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。