专利名称：一种增强耐磨汽车制动复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及汽车制动器中使用的摩擦材料，属于高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种增强耐磨汽车制动复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着汽车工业的发展，我国的汽车产量稳步增长，汽车消费规模日趋庞大，对汽车材料的性能也提出了更高的要求，材料技术是汽车工业创新的重要内容和物质基础。新材料的开发与应用不仅促进了汽车的生产技术进步，同时将推动材料工业本身的发展与进步，对国民经济的发展具有相当重要的意义。汽车制动摩擦材料的发展趋势也必然朝着具有更高技术含量的高性能增强耐磨复合材料的方向发展。汽车制动摩擦材料一方面要求有高且稳定的制动力，即要求在广泛的温度范围内及速度、压力与环境改变的情况下摩擦系数保持稳定；另一方面要有良好的耐磨性以保证长久的使用寿命和制动稳定性；还应有良好的导热性、减震降噪、对环境无污染和一定的高温机械强度。传统的石棉制动材料，由于摩擦过程石棉受热分解产生衰退以及石棉毒害性而被许多国家严格限制生产和使用。其后出现的半金属制动片，因金属易锈蚀、高发热以及造价高、摩擦噪声等缺点，并未能完全取代石棉式制动材料。近年来，晶须增强复合材料已成为复合材料研究领域内一个趋势，晶须增强复合材料表现出来的优异性能也大大地推动了各种晶须的研制和开发，现已开发了一百多种不同的晶须。晶须有金属晶须、无机晶须和聚合物晶须。但大部分高品质晶须 价格昂贵，极大限制了它们的应用。公开号CN 101514252A的专利公开了一种晶须增强制动复合材料，所得材料摩擦系数适中、磨损率小，耐热抗衰退，但存在噪声大有震动，且成本高的缺点。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种摩擦系数稳定、磨损率小、抗热衰退性高、制动效果好、减震降噪、力学强度大、成本低廉的新型增强耐磨汽车制动复合材料。本发明的另一目的是提供上述增强耐磨汽车制动复合材料的制备方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现
一种增强耐磨汽车制动复合材料，由包括以下重量份的组分制成
树脂基体85-100份，
复合增强纤维100-150份，
填料80-120份，
增韧材料25-40份，
固化剂6-10份，
固化促进剂4-6份，摩擦性能调节剂 30-85份，
减噪剂30-40份，
脱模剂4. 5-6份。优选的，所述树脂基体为有机硅改性酚醛树脂，在热压成型中有粘结基体的作用。优选的，所述复合增强纤维选自钢纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维中的两种或两种以上的混合物。优选的，所述填料选自重晶石、叶腊石、滑石、石墨、云母、石油焦炭中的一种或几种。优选的，所述增韧材料选自丁腈橡胶、聚乙烯醇缩醛、羧基丁基橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或几种。优选的，所述固化剂选自间苯三胺、六次甲基四胺、苯磺酰氯、硫酸乙酯、石油磺酸中的一种或几种；所述固化促进剂选自氧化镁或氢氧化钙。优选的，所述摩擦性能调节剂选自橡胶粉、轮胎粉、铁粉、铜粉、铝粉中的一种或几种。优选的，所述减噪剂选自合成氢化硅酸钙与石墨形成的颗粒物，或选自合成氢化硅酸钙与焦炭形成的颗粒物，所述颗粒物的平均颗粒直径为1-1. 5mm。优选的，所述脱模剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、油酸中的一种或几种。一种增强耐磨汽车制动复合材料的制备方法，包括以下步骤
(I)按以下配比称取原料树脂基体85-100重量份，复合增强纤维100-150重量份，填料80-120重量份，增韧材料25-40重量份，固化剂6_10重量份，固化促进剂4_6重量份，摩擦性能调节剂30-85重量份，减噪剂30-40重量份，脱模剂4. 5-6重量份； 先将树脂基体加入捏合机中，加热到60-70 °C，逐渐加入复合增强纤维、填料、增韧材料、固化剂、固化促进剂、摩擦性能调节剂、减噪剂和脱模剂，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间 30-60 min，转速为 250-350 r/min ；
(2 )然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，进一步使物料混匀，滚压的前辊与后辊转速比为1: (1. 2-1. 6)，前辊温度控制在80-90°C，后辊温度控制在30_40°C ；
(3)将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在155-170°C，热压压力控制在30-40 MPa,热压保温时间为5_8 min,在热压开始的20-60秒，打开模腔放气两到三次；
(4)再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到145-165°C，保温4-6小时，随后降至室温得到成品。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、本发明中复合增强纤维具备现有技术中石棉、晶须所有的增强作用，提高了载体的承载能力，有效地提高复合材料的比强度和比刚度，并且本发明中的复合增强纤维耐磨性好，高温下稳定无环境污染，成本低来源广泛。2、本发明利用复合增强纤维增强酚醛树脂基体，再配以适当的摩擦性能调节剂、填料、增韧材料、减噪剂，发挥树脂基体、增强纤维、填料、摩擦调节剂之间的协同耦合作用，从而获得在不同温度下摩擦系数稳定、磨损率小、抗热衰退性高、制动效果好、减震降噪、力学强度大、成本低廉的新型汽车制动复合材料，使用寿命长、制动性能好，制备方法简单可行。
具体实施例方式下面结合各具体实施例和对比例详细描述本发明。一种增强耐磨汽车制动复合材料的组分和重量份为树脂基体85-100份、复合增强纤维100-150份、填料80-120份、增韧材料25-40份、固化剂6_10份、固化促进剂4_6份、摩擦性能调节剂30-85份、减噪剂30-40份、脱模剂4. 5-6份。实施例1
按配方重量份数称取各原料，先将有机硅改性酚醛树脂90份加入捏合机中，加热到60-70°C，逐渐加入复合增强纤维(钢纤维55份和芳纶纤维55份)、填料(重晶石55份和石墨37份)、丁腈橡胶28份、六次甲基四胺7. 5份、氧化镁4. 8份、摩擦性能调节剂(橡胶粉30份和铜粉15份)、减噪剂(合成氢化硅酸钙和石墨形成的颗粒物)32份和硬脂酸4. 8份，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间40-50 min，转速为280-300 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两辊转速比为1:1. 5,前棍16 r/min,后棍24 r/min,前棍温度控制在80-90°C,后棍温度控制在30-40°C;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在160°C，热压压力控制在32 MPa,热压保温时间为5-8 min,在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到155°C，保温5小时，随后降到室温得成品O
实施例2
按配方重量份数称取各原料，先将有机硅改性酚醛树脂86份加入捏合机中，加热到60-70°C，逐渐加入复合增强纤维(钢纤维50份和碳纤维50份)、填料(叶腊石50份和石墨30份)、丁腈橡胶30份、苯磺酰氯6. 2份、氢氧化钙4. 2份、摩擦性能调节剂(轮胎粉20份和铜粉10份)、减噪剂(合成氢化硅酸钙和焦炭形成的颗粒物)30份和硬脂酸锌4. 5份，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间30-40 min，转速为290-310 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两辊转速比为1:1. 4,前棍15 r/min,后棍21 r/min,前棍温度控制在80_90°C,后棍温度控制在30-40°C;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在155°C，热压压力控制在30 MPa,热压保温时间为5-8 min,在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到150°C，保温.5. 5小时，随后降到室温得成品。实施例3
按配方重量份数称取各原料，先将有机硅改性酚醛树脂100份加入捏合机中，加热到60-70°C，逐渐加入复合增强纤维(钢纤维62份和芳纶纤维62份)、填料(滑石63份和石墨42份)、聚乙烯醇缩醛25份、六次甲基四胺8. 5份、氧化镁5. 2份、摩擦性能调节剂(橡胶粉50份和铁粉25份)、减噪剂(合成氢化硅酸钙和石墨形成的颗粒物)35份和硬脂酸镁5. 4份，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间40-50 min，转速为250-270 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两辊转速比为1:1. 2，前辊20 r/min，后辊24 r/min，前辊温度控制在80_90°C，后辊温度控制在30-40°C;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在170°C，热压压力控制在40 MPa,热压保温时间为5-8 min，在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到165°C，保温4小时，随后降到室温得成
品O实施例4
按配方重量份数称取各原料，先将有机硅改性酚醛树脂92份加入捏合机中，加热到60-700C，逐渐加入复合增强纤维(钢纤维75份和玻璃纤维75份)、填料(叶腊石65份和石墨47份)、羧基丁基橡胶36份、硫酸乙酯9. 8份、氧化镁6. O份、摩擦性能调节剂(橡胶粉44份和铝粉22份)、减噪剂(合成氢化硅酸钙和焦炭形成的颗粒物)40份和硬脂酸6. O份，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间50-60 min，转速为310-330 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两辊转速比为1:1. 6,前棍15 r/min,后棍24 r/min,前棍温度控制在80-90°C,后棍温度控制在30-40°C;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在165°C，热压压力控制在38 MPa，热压保温时间为5-8 min，在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到145°C，保温6小时，随后降到室温得成品O实施例5
按配方重量份数称取各原料，先将有机硅改性酚醛树脂85份加入捏合机中，加热到60-70°C，逐渐加入复合增强纤维(钢纤维68份和碳纤维68份)、填料(重晶石75份和石墨45份)、丁腈橡胶40份、六次甲基四胺7. 6份、氢氧化钙5. 6份、摩擦性能调节剂(轮胎粉56份和铁粉28份)、减噪剂(合成氢化硅酸钙和石墨形成的颗粒物)37份和硬脂酸锌5. 5份，并不断搅拌，维持混合温度在 50-60°C，搅拌时间40-50 min，转速为330-350 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两棍转速比为1:1.5,前棍16 r/min,后棍24 r/min,前棍温度控制在80_90°C,后棍温度控制在30-40°C;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在165°C，热压压力控制在35MPa，热压保温时间为5-8 min,在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到160°C，保温4. 5小时，随后降到室温得成品。对比例I
不添加填料，其余同实施例5。先将有机硅改性酚醛树脂85份加入捏合机中，加热到60-70°C，逐渐加入复合增强纤维(钢纤维68份和碳纤维68份)、丁腈橡胶40份、六次甲基四胺7. 6份、氢氧化钙5. 6份、摩擦性能调节剂(轮胎粉56份和铁粉28份)、减噪剂(合成氢化硅酸钙和石墨形成的颗粒物)37份和硬脂酸锌5. 5份，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间40-50 min，转速为330-350 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两辊转速比为1:1. 5，前辊16 r/min,后辊24 r/min,前辊温度控制在80-90°C，后辊温度控制在30-40°C ;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在165°C，热压压力控制在35MPa，热压保温时间为5-8 min，在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到160°C，保温4. 5小时，随后降到室温得成品。
对比例2
不添加复合增强纤维，其余同实施例4。先将有机硅改性酚醛树脂92份加入捏合机中，加热到60-70°C，逐渐加入填料(叶腊石65份和石墨47份)、羧基丁基橡胶36份、硫酸乙酯
9.8份、氧化镁6. O份、摩擦性能调节剂(橡胶粉44份和铝粉22份)、减噪剂(合成氢化硅酸钙和焦炭形成的颗粒物)40份和硬脂酸6. O份，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间50-60 min，转速为310-330 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两辊转速比为1:1. 6，前辊15 r/min，后辊24 r/min,前辊温度控制在80-90°C，后辊温度控制在30_40°C ;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在165°C，热压压力控制在38 MPa，热压保温时间为5-8 min，在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到145°C，保温6小时，随后降到室温得成品。对比例3
不添加摩擦性能调节剂，其余同实施例5。先将有机硅改性酚醛树脂85份加入捏合机中，加热到60-70°C，逐渐加入复合增强纤维(钢纤维68份和碳纤维68份)、填料(重晶石75份和石墨45份)、丁腈橡胶40份、六次甲基四胺7. 6份、氢氧化钙5. 6份、减噪剂(合成氢化硅酸钙和石墨形成的颗粒物)37份和硬脂酸锌5. 5份，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间40-50 min，转速为330-350 r/min ;然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，目的在于进一步使物料混匀，滚压的两辊转速比为1:1. 5，前辊16 r/min,后辊24 r/min,前辊温度控制在80-90°C，后辊温度控制在30-40°C ;将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在165°C，热压压力控制在35MPa，热压保温时间为5-8 min，在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气两到三次；再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到160°C，保温4. 5小时，随后降到室温得成品。将实施例1-5与对比例1-3的复合材料制备成测试样条进行摩擦性能测试和力学性能测试，分别测定100°c， 1500C，200°C，250°C，300°C，350°C时的摩擦系数和磨损率，以及室温下试样的冲击强度和压缩强度，测试结果见表1-3。表I实验摩擦系数的对比
权利要求
1.一种增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成 树脂基体85-100份， 复合增强纤维100-150份， 填料80-120份， 增韧材料25-40份， 固化剂6-10份， 固化促进剂4-6份， 摩擦性能调节剂 30-85份， 减噪剂30-40份， 脱模剂4. 5-6份。
2.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述树脂基体为有机硅改性酚醛树脂。
3.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述复合增强纤维选自钢纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维中的两种或两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述填料选自重晶石、叶腊石、滑石、石墨、云母、石油焦炭中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述增韧材料选自丁腈橡胶、聚乙烯醇缩醛、羧基丁基橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述固化剂选自间苯三胺、六次甲基四胺、苯磺酰氯、硫酸乙酯、石油磺酸中的一种或几种；所述固化促进剂选自氧化镁或氢氧化钙。
7.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述摩擦性能调节剂选自橡胶粉、轮胎粉、铁粉、铜粉、铝粉中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述减噪剂选自合成氢化硅酸钙与石墨形成的颗粒物，或选自合成氢化硅酸钙与焦炭形成的颗粒物，所述颗粒物的平均颗粒直径为1-1. 5mm。
9.如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料，其特征在于，所述脱模剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、油酸中的一种或几种。
10.一种如权利要求1所述的增强耐磨汽车制动复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (I)按以下配比称取原料树脂基体85-100重量份，复合增强纤维100-150重量份，填料80-120重量份，增韧材料25-40重量份，固化剂6_10重量份，固化促进剂4_6重量份，摩擦性能调节剂30-85重量份，减噪剂30-40重量份，脱模剂4. 5-6重量份； 先将树脂基体加入捏合机中，加热到60-70 °C，逐渐加入复合增强纤维、填料、增韧材料、固化剂、固化促进剂、摩擦性能调节剂、减噪剂和脱模剂，并不断搅拌，维持混合温度在50-60°C，搅拌时间 30-60 min，转速为 250-350 r/min ； (2 )然后将上述捏合后的物料送入双辊滚压机上加热捏合，进一步使物料混匀，滚压的前辊与后辊 转速比为1:(1. 2-1. 6)，前辊温度控制在80-90°C，后辊温度控制在30_40°C ； (3)将滚压后的混合物料放入模具中热压成型，热压温度控制在155-170°C，热压压力控制在30-40 MPa,热压保温时间为5_8 min,在热压开始的20-60秒，打开模腔放气两到三次； (4)再将热压成型的制品放在烘箱中半小时升温到145-165°C，保温4-6小时，随后降至室温得到成品。
全文摘要
本发明公开了一种增强耐磨汽车制动复合材料，由包含以下重量份的组分制成树脂基体85-100重量份，复合增强纤维100-150重量份，填料80-120重量份，增韧材料25-40重量份，固化剂6-10重量份，固化促进剂4-6重量份，摩擦性能调节剂30-85重量份，减噪剂30-40重量份，脱模剂4.5-6重量份。本发明利用复合增强纤维增强树脂基体，再配以适当的摩擦性能调节剂、填料、增韧材料、减噪剂，发挥树脂基体、增强纤维、填料、摩擦调节剂之间的协同耦合作用，获得在不同温度下摩擦系数稳定、磨损率小、抗热衰退性高、制动效果好、减震降噪、力学强度大、成本低廉的新型汽车制动复合材料，使用寿命长、制动性能好。
文档编号B29C51/18GK103059504SQ201110325350
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者郭学林 申请人:滁州格美特科技有限公司