本发明涉及汽车制动摩擦材料领域，更具体地说，涉及一种氧化铝废渣赤泥复合树脂基摩擦材料的制备方法。
背景技术：
汽车制动用摩擦材料是制造刹车片的主要耗材，目前制备刹车片的首选材料为树脂基摩擦材料，以树脂作为粘结剂，将增摩剂、润滑剂、增强组分、填料等粘合在一起经热压成形。然而，树脂基摩擦材料在摩擦过程中对温度比较敏感，因摩擦升温容易出现制动效率降低、磨损加剧的问题，存在安全隐患。研究表明，陶瓷组分硬度高、耐磨性好、对温度敏感性低，利用陶瓷复合树脂基摩擦材料有利于改善其在高温工况下的制动表现，是目前研究热点之一。
铝电产业是集热电、氧化铝、电解铝于一体的优势链条产业，对国民经济发展具有重要支撑作用。但是，铝电产业同时也是一类高能耗、高污染行业。其中，赤泥是氧化铝生产过程中产生的最主要污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放赤泥高达3000万吨，而大量赤泥不能充分有效利用，只能依靠大面积堆场堆放，占用大量土地，也对环境造成严重污染。所以，最大限度的减少赤泥产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化开发再利用已迫在眉睫。
赤泥主要成分为氧化铁、氧化钙、氧化硅、氧化铝等金属氧化物，具有与陶瓷类似的特性。因此，发明一种赤泥复合树脂基摩擦材料，既有望实现废渣的开发再利用，延伸铝电产业优势链条，又能够改善传统汽车制动用的树脂基摩擦材料的高温摩擦磨损性能不稳定的问题，提高安全性，降低成产成本。
技术实现要素：
本发明提供一种赤泥复合树脂基摩擦材料的制备方法，以解决铝电产业产生的赤泥大量堆积而带来的资源浪费和环境污染问题，同时改善传统汽车制动用的树脂基摩擦材料的高温摩擦磨损性能不稳定的问题，提高安全性，降低成产成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种赤泥复合树脂基摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
s1：取质量分数为15～20％的粘结剂、5～15％的增强纤维、10～40％的赤泥、15～25％的润滑剂，25～40％的填料搅拌混合均匀，形成混合料；
s2：将s1中的所述混合料在60～80℃下干燥至水重量百分比为0～5％；
s3：在150～180℃稳定温度下，将s2中干燥好的所述混合料热压成形，压力为15～40mpa，压制时间为0.5～1h，得到预成品；
s4：将s3中所述预成品进行热处理，温度比s3中预成形温度高5℃，时间为6-9h，得到复合摩擦材料；
s5：将s4中热处理完的所述复合摩擦材料进行机加工，制得成品刹车片；
其中，所述粘结剂包括酚醛树脂、热改性酚醛树脂、酚醛树脂与橡胶的混合；
其中，所述增强纤维包括碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、钢纤维的一种或多种混合；
其中，所述润滑剂包括鳞片石墨、二硫化钼、铜粉的一种或多种混合；
其中，所述填料包括蛭石、重晶石、硅灰石、萤石的一种或多种混合。
优选方式下，步骤s1中搅拌速度为5000～30000r/min，搅拌时间为1～5min。
优选方式下，所述热改性酚醛树脂包括硼改性酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂、铜改性酚醛树脂。
优选方式下，所述酚醛树脂与橡胶的混合包括腰果壳油改性酚醛树脂与丁腈橡胶混合、酚醛树脂与丁苯橡胶混合、铜改性酚醛树脂与丁腈橡胶混合。
优选方式下，所述赤泥的制备方法包括拜耳法、联合法、烧结法，赤泥的成分包括3～24％sio2、2～50％cao、5～20％al2o3、2～10％tio2、6～60％fe2o3、2～10％na2o。
本发明的有益效果在于：
1.可以大量回收再利用污染性赤泥废渣，减轻环保压力
汽车保有量逐年增加，对消耗性刹车片材料的需求日益扩大，国内市场供不应求。利用赤泥作为原材料生产刹车片，可以吞吐掉大量污染性废渣，变废为宝。
2.成本低，易生产，利润高
本发明利用低成本、甚至无成本赤泥废渣作为原材料，将对企业产生巨大吸引力。
3.摩擦材料性能优良
赤泥主要成分为金属氧化物，硬度高、耐磨性好，对温度敏感性低，安全性能更强，可以有效提高传统树脂基摩擦材料高温工况下的制动效率和使用寿命。
具体实施方式
实施例1
步骤1：称取质量分数为15％的酚醛树脂、3％的碳纤维、2％的芳纶纤维、30％拜耳法赤泥(该法生产赤泥的成分：14％sio2、6％cao、18％al2o3、8％tio2、54％fe2o3)、15％鳞片石墨、10％的蛭石、10％的重晶石、15％的硅灰石在20000r/min的高速搅拌机中混合均匀，搅拌时间为3min，得到混合料；
步骤2：将搅拌均匀的所述混合料置于干燥箱内，设定温度为60℃，干燥后含水重量百分比低于5％。
步骤3：对模具进行预热，预热温度为160℃，待温度稳定后将步骤2中干燥好的所述混合料装入模具中进行热压成形，压力为30mpa，压制时间为1h，然后将坯料脱模取出，得到预成品；
步骤4：将步骤3获得的所述预成品置于热处理炉中进行热处理，热处理温度温度比步骤3中预成形温度高5℃，为165℃，时间为6h；
步骤5：将热处理完的复合摩擦材料样块进行机加工，制得成品刹车片。
将制备的刹车片样品在吉林旺达有限公司提供的jf151型定速式摩擦试验机上进行测试，测试结果如表1所示：
表1摩擦系数与温度的关系
由表1可知，本实施例所制得的赤泥复合树脂基摩擦材料的摩擦性能很稳定，在高温下摩擦系数没有明显降低，磨损量与普通商业刹车片(见表4)处于同一水准。
实施例2
步骤1：称取质量分数为15％的硼改性酚醛树脂、5％的碳纤维、5％的芳纶纤维、30％拜耳法赤泥(该法生产赤泥的成分：14％sio2、6％cao、18％al2o3、8％tio2、54％fe2o3)、15％鳞片石墨、5％二硫化钼、10％的蛭石、5％萤石、10％重晶石在20000r/min的高速搅拌机中混合均匀，搅拌时间为3min，得到混合料；
步骤2：将搅拌均匀的所述混合料置于干燥箱内，设定温度为60℃，干燥到含水重量百分比低于5％。
步骤3：对模具进行预热，预热温度为170℃，待温度稳定后将步骤3中干燥好的所述混合料装入模具中进行热压成形，压力为30mpa，压制时间为1h，然后将坯料脱模取出，得到预成品；
步骤4：将步骤3获得的所述预成品置于热处理炉中进行热处理，热处理温度温度比步骤3中预成形温度高5℃，为175℃，时间为6h；
步骤5：将热处理完的复合摩擦材料样块进行机加工，制得成品刹车片。
将制备的刹车片样品在吉林旺达有限公司提供的jf151型定速式摩擦试验机上进行测试，测试结果如表2所示：
表2摩擦系数与温度的关系
由表2可知，本实施例所制得的赤泥复合树脂基摩擦材料的摩擦性能很稳定，在高温下摩擦系数仍能维持较高水平，磨损量低于普通商业刹车片(见表4)。
实施例3
步骤1：称取质量分数为12％的酚醛树脂、3％的丁腈橡胶、3％的碳纤维、2％的芳纶纤维、35％联合法赤泥(该法生产赤泥的成分：23.5％sio2、46.5％cao、11％al2o3、7％tio2、2％na2o、10％fe2o3)、15％鳞片石墨、10％的蛭石、10％的重晶石、10％的硅灰石在20000r/min的高速搅拌机中进行混合，搅拌时间为3min，得到混合料；
步骤2：将搅拌均匀的所述混合料置于干燥箱内，设定温度为60℃，干燥到含水重量百分比低于5％。
步骤3：对模具进行预热，预热温度为160℃，待温度稳定后将步骤2中干燥好的混合料装入模具中进行热压成形，压力为30mpa，压制时间为1h，然后将坯料脱模取出，得到预成品；
步骤4：将步骤3获得的所述预成品置于热处理炉中进行热处理，热处理温度温度比步骤3中预成形温度高5℃，为165℃，时间为6h；
步骤5：将热处理完的复合摩擦材料样块进行机加工，制得成品刹车片。
将制备的刹车片样品在吉林旺达有限公司提供的jf151型定速式摩擦试验机上进行测试，测试结果如表3所示：
表3摩擦系数与温度的关系
由表3可知，本实施例所制得的赤泥复合树脂基摩擦材料的摩擦性能很稳定，没有随温度升高出现降低，磨损量与普通商业刹车片(见表4)处于同一水准。
对比例
表4为某国际知名品牌商业刹车片在jf151定速式摩擦试验机上测试结果，通过与表1～3数据对比可以发现，本发明所制备的材料摩擦系数随温度升高波动较小，抗磨损性更好。
表4摩擦系数与温度的关系
本发明中所述粘结剂包括单一酚醛树脂、热改性酚醛树脂、酚醛树脂与橡胶的混合。其中热改性酚醛树脂包括硼改性酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂、铜改性酚醛树脂；酚醛树脂与橡胶的混合包括腰果壳油改性酚醛树脂与丁腈橡胶混合、酚醛树脂与丁苯橡胶混合、铜改性酚醛树脂与丁腈橡胶混合等。
所述增强纤维包括碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、钢纤维中的一种或几种混合，例如碳纤维与钢纤维混合、芳纶纤维与玻璃纤维混合、碳纤维与芳纶纤维混合、芳纶纤维与玄武岩纤和玻璃纤维混合等。
所述赤泥的制备方法包括拜耳法、联合法、烧结法。
所述润滑剂包括鳞片石墨、二硫化钼、铜粉中的一种或几种混合，例如石墨与二硫化钼混合、石墨与铜粉混合、二硫化钼与铜粉混合等。
所述填料包括蛭石、重晶石、硅灰石、萤石中的一种或几种混合，例如蛭石与重晶石和硅灰石的混合、蛭石与重晶石的混合、蛭石与重晶石和萤石的混合等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。