专利名称：一种竹炭复合纤维摩擦材料及其制作的刹车片、制作方法
技术领域：
本发明涉及一种竹炭复合纤维摩擦材料及其制作的刹车片、制作方法，属于制动器零部件技术领域。
背景技术：
摩擦材料主要是由增强纤维、粘结剂和填充物组成，通过一定的温度压制而成，主要用于制造刹车片，而目前作为增强纤维的有钢纤维及无机物石棉。钢纤维作为增强纤维制成的刹车片，在潮湿或腐蚀性环境中容易产生锈蚀与对偶件粘着，损伤对偶件进而影响刹车效果，并且存在磨损率高的缺陷；石棉作为增强纤维制成的刹车片，由于刹车产生的高温使石棉中所含的结晶水瞬间逸失，导致石棉烧蚀，造成刹车片制动性能发生热衰退，同时刹车片自身磨耗加剧，而且石棉在高温下会产生有害物质，国家已于2003年10月颁布法规明令禁止用石棉生产刹车片。由于刹车片的制动效果对行车安全、生产安全影响极大，因此要求刹车片应具有摩擦系数适中、磨损率低、抗热衰退性能好、寿命长的特点，而国际上已形成刹车片轻量化潮流，还要求摩擦材料致密而质轻，目前采用的钢纤维摩擦材料制作的刹车片，存在磨损率高、寿命短、质量大的不足，目前采用的无机物石棉摩擦材料制作的刹车片，存在抗热衰退性能差、寿命短、会产生有害物质的不足。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种竹炭复合纤维摩擦材料及其制作的刹车片、制作方法，制作的刹车片具有磨损率低、抗热衰退性能好、寿命长、轻量化的优点。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为
一种竹炭复合纤维摩擦材料，由竹炭、有机植物纤维、偶联剂组成，各组分的重量比例为竹炭55 75%、有机植物纤维10 30%、偶联剂2 20% ;竹炭、有机植物纤维、偶联剂各组分的优选重量比例为竹炭60 70%、有机植物纤维15 25%、偶联剂5 15% ;此外，还可以加入一些添加剂以进一步提高竹炭复合纤维摩擦材料的性能，添加剂占竹炭复合纤维摩擦材料的重量比例为2 15%，添加剂例如碳酸钙晶须可进一步提高材料的摩擦磨损性能，添加各种不同的增摩减摩材料、稳定剂，用于调节、稳定摩擦系数，进一步降低磨损率、减少磨耗、达到长寿命之目的。利用上述竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，由竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉组成，各组分的重量比例为竹炭复合纤维摩擦材料10 30%、矿物纤维2 20%、树脂5 20%、重晶石粉10 30%、丁腈橡胶I 10%、氧化铝I 10%、石墨5 25%、玻璃纤维I 10%、钢棉2 15%、轮胎粉I 10% ;刹车片各组分的优选重量比例为竹炭复合纤维摩擦材料15 25%、矿物纤维5 15%、树脂8 16%、重晶石粉15 25%、丁腈橡胶I 5%、氧化铝I 5%、石墨10 20%、玻璃纤维2 8%、钢棉5 10%、轮胎粉I 5%。制作上述刹车片的方法，具体步骤如下1)先制作竹炭复合纤维摩擦材料
a)把竹材在气碳炉内经过800±100°C高温干燥炭化工艺处理，再经过研磨过筛，目数80 160目，得到竹炭；
b)按上述竹炭复合纤维摩擦材料各组分的重量比例准备好竹炭、有机植物纤维、偶联剂各组分材料；
c)将有机植物纤维加入搅拌机搅拌5 20分钟后，加入竹炭干混2 10分钟，再加入偶联剂湿混2 10分钟，即得到本发明中的竹炭复合纤维摩擦材料；
2)再制作刹车片
a)备料按上述刹车片各组分的重量比例准备好竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉各组分材料；
b)搅拌混合先将矿物纤维、树脂、重晶石粉、石墨投入搅拌机内搅拌2 5分钟，再将其余的料投入搅拌2 5分钟；
c)热压成型在液压机上，压力15 30Mpa，温度120 200°C，保压时间5 20分钟热压成型；
d)固化热处理热压成型在炉中先加热到120 170°C保温I 3小时，再加热升温到140 190°C，保温2 6小时，随炉冷却至70°C以下出炉，即得到本发明竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片。采用这样的技术方案制得的竹炭复合纤维摩擦材料可应用于制作各类刹车片，特别适用于制作汽车制动系统的刹车片，制作的刹车片具有磨损率低、抗热衰退性能好、寿命长、轻量化的优点。由于组成摩擦材料的竹炭具有很强的自润滑作用，致密性高，因此本发明竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片耐磨性好、磨损率低；竹炭本身耐高温,抗热衰退性能好,这也使得竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片具有寿命长的优点；高温煅烧后的竹炭复合纤维堆积密度低，甚至低至O. 3g/cm3，符合轻量化的要求；竹炭的材料来源可以采用任何竹材原料，例如竹制品厂的下脚料，因此具有原料来源广泛、成本低的优点。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明一种竹炭复合纤维摩擦材料及其制作的刹车片、制作方法做进一步详细的说明。实施例I :
本实施例中竹炭复合纤维摩擦材料由竹炭、有机植物纤维、偶联剂组成，并添加碳酸钙晶须添加剂，各组分的重量比例为竹炭65%、有机植物纤维20%、硅烷偶联剂7%、碳酸钙晶须添加剂8%。利用上述竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，由竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉组成，各组分的重量比例为竹炭复合纤维摩擦材料20%、矿物纤维10%、树脂12%、重晶石粉18%、丁腈橡胶4%、氧化铝4%、石墨15%、玻璃纤维5%、钢棉8%、轮胎粉4%。实施例2:
本实施例中竹炭复合纤维摩擦材料由竹炭、有机植物纤维、偶联剂组成，并添加碳酸钙晶须添加剂，各组分的重量比例为竹炭70%、有机植物纤维15%、硅烷偶联剂5%、碳酸钙晶须添加剂10%。利用上述竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，由竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉组成，各组分的重量比例为竹炭复合纤维摩擦材料25%、矿物纤维15%、树脂15%、重晶石粉24%、丁腈橡胶2%、氧化铝2%、石墨10%、玻璃纤维2%、钢棉3%、轮胎粉2%。实施例3
本实施例中竹炭复合纤维摩擦材料由竹炭、有机植物纤维、偶联剂组成，并添加碳酸钙晶须添加剂，各组分的重量比例为竹炭60%、有机植物纤维25%、硅烷偶联剂10%、碳酸钙晶须添加剂5%。利用上述竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，由竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉组成，各组分的重量比例为竹炭复合纤维摩擦材料15%、矿物纤维5%、树脂8%、重晶石粉12%、丁腈橡胶6%、氧化铝6%、石墨20%、玻璃纤维8%、钢棉12%、轮胎粉8%。制作上述刹车片的方法，具体步骤如下
1)先制作竹炭复合纤维摩擦材料
a)把竹材在气碳炉内经过800±100°C高温干燥炭化工艺处理，再经过研磨过筛，目数80 160目，得到竹炭；
b)按上述竹炭复合纤维摩擦材料各组分的重量比例准备好竹炭、有机植物纤维、偶联剂各组分材料；
c)将有机植物纤维加入搅拌机搅拌5 20分钟后，加入竹炭干混2 10分钟，再加入偶联剂湿混2 10分钟，即得到本发明中的竹炭复合纤维摩擦材料；
2)再制作刹车片
a)备料按上述刹车片各组分的重量比例准备好竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉各组分材料；
b)搅拌混合先将矿物纤维、树脂、重晶石粉、石墨投入搅拌机内搅拌2 5分钟，再将其余的料投入搅拌2 5分钟；
c)热压成型在液压机上，压力15 30Mpa，温度120 200°C，保压时间5 20分钟热压成型；
d)固化热处理热压成型在炉中先加热到120 170°C保温I 3小时，再加热升温到140 190°C，保温2 6小时，随炉冷却至70°C以下出炉，即得到本发明竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片。上述具体实施例及制作方法中
竹炭是竹材在气碳炉内经过高温干燥炭化工艺处理后形成的，经过研磨过筛，目数80 160目，其物理性质C80% 92%，PH值7. 5 9。5，比表面积300 800 m2 /g,含水份< O. 3%，灰份1% 5%，不带自由电荷，抗静电，是多孔性的材料，具有很强的吸附力。有机植物纤维一方面稳定并减少摩擦材料的收缩和膨胀改善制动性能，另一方面加强各种原料之间的结合力，在摩阻材料中起到网状骨架作用，提高冲击强度。偶联剂具有两性结构，其分子一端的基团可与无机颗粒表面的官能团反应，形成强有力的化学键合，在无机颗粒表面形成牢固的包覆层，另一端可与有机聚合物基体发生化学反应，起到化学桥梁的作用，使材料的附着力和耐久性得到明显改善，具体实施中可采用硅烷偶联剂KH-570 (y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)。碳酸钙晶须是一种新型的无机填充物，其物理性质无毒、无味、呈白色蓬松状，莫氏硬度3，相对密度2. 8g/cm3，水分< O. 3%，PH值9 9. 5，长径比20 30，热稳定温度 6400C ;碳酸钙晶须的摩擦性能稳定、抗热衰退与热恢复性能较好，碳酸钙晶须的填充更将增摩减磨有机地统一在一个体系中，高温摩擦磨损性能优越。本发明竹炭复合纤维摩擦材料的物理性能
权利要求
1.一种竹炭复合纤维摩擦材料，其特征在于它由竹炭、有机植物纤维、偶联剂组成，各组分的重量比例为竹炭55 75%、有机植物纤维10 30%、偶联剂2 20%。
2.根据权利要求I所述的竹炭复合纤维摩擦材料，其特征在于所述的各组分的优选重量比例为竹炭60 70%、有机植物纤维15 25%、偶联剂5 15%。
3.根据权利要求I或2所述的竹炭复合纤维摩擦材料，其特征在于它还包括添加剂，添加剂占竹炭复合纤维摩擦材料的重量比例为2 15%。
4.根据权利要求3所述的竹炭复合纤维摩擦材料，其特征在于所述的添加剂是碳酸隹丐晶须。
5.根据权利要求I或2所述的竹炭复合纤维摩擦材料，其特征在于所述的偶联剂是娃烧偶联剂。
6.利用权力要求I所述的竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，其特征在于所述的刹车片由竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉组成，各组分的重量比例为竹炭复合纤维摩擦材料10 30%、矿物纤维2 20%、树脂5 20%、重晶石粉10 30%、丁腈橡胶I 10%、氧化铝I 10%、石墨5 25%、玻璃纤维I 10%、钢棉2 15%、轮胎粉I 10%。
7.根据权利要求6所述的竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，其特征在于所述的刹车片由竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉组成，各组分的优选重量比例为竹炭复合纤维摩擦材料15 25%、矿物纤维5 15%、树脂8 16%、重晶石粉15 25%、丁腈橡胶I 5%、氧化铝I 5%、石墨10 20%、玻璃纤维2 8%、钢棉5 10%、轮胎粉I 5%。
8.根据权利要求6或7所述的竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，其特征在于它还包括添加剂，添加剂占竹炭复合纤维摩擦材料的重量比例为2 10%。
9.根据权利要求8所述的竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，其特征在于所述的添加剂是摩擦粉。
10.制作权利要求6或7所述的竹炭复合纤维摩擦材料刹车片的方法，其特征在于制作方法如下 1)先制作竹炭复合纤维摩擦材料 a)把竹材在气碳炉内经过800±100°C高温干燥炭化工艺处理，再经过研磨过筛，目数80目 160目，得到竹炭； b)按上述竹炭复合纤维摩擦材料各组分的重量比例准备好竹炭、有机植物纤维、偶联剂各组分材料； c)将有机植物纤维加入搅拌机搅拌5 20分钟后，加入竹炭干混2 10分钟，再加入偶联剂湿混2 10分钟，即得到本发明中的竹炭复合纤维摩擦材料； 2)再制作刹车片 a)备料按上述刹车片各组分的重量比例准备好竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉各组分材料； b)搅拌混合先将矿物纤维、重晶石粉、树脂、石墨投入搅拌机内搅拌2 5分钟，再将其余的料投入搅拌2 5分钟； c)热压成型在液压机上，压力15 30Mpa，温度120 200°C，保压时间5 20分钟热压成型； d)固化热处理热压成型在炉中先加热到120 170°C保温I 3小时，再加热升温到140 190°C，保温2 6小时，随炉冷却至70°C以下出炉，即得到本发明利用竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片。
全文摘要
本发明公开了一种竹炭复合纤维摩擦材料及其制作的刹车片、制作方法，竹材经炭化、研磨过筛后制得的竹炭与有机植物纤维干混、再加入偶联剂湿混制得本发明的竹炭复合纤维摩擦材料；竹炭复合纤维摩擦材料、矿物纤维、树脂、重晶石粉、丁腈橡胶、氧化铝、石墨、玻璃纤维、钢棉、轮胎粉经搅拌混合、热压成型、固化热处理制得本发明的竹炭复合纤维摩擦材料制作的刹车片，可应用于制作各类刹车片，特别适用于制作汽车制动系统的刹车片，具有磨损率低、抗热衰退性能好、寿命长、轻量化、原料来源广泛、成本低的优点。
文档编号C09K3/14GK102977850SQ201210519969
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者包新域, 张国荣, 柯捷良, 姚伟 申请人:福建华泰汽车零部件工业有限公司