专利名称：一种碳纤维刹车片的制备方法
技术领域：
本发明涉及汽车制动系统技术领域，具体地说是涉及一种碳纤维汽车刹车片及其制备方法。
背景技术：
随着汽车工业的发展和人们安全意识的增强，车辆的制动问题逐渐受到人们的重视，而刹车片是制动系统中的关键部件。目前用于制动的刹车片主要有三类石棉基刹车片，半金属基刹车片和无石棉有机物型刹车片。其中，石棉基刹车片在刹车过程中产生易致癌的石棉粉尘，严重影响人们健康，除了危害健康方面的因素外，石棉型刹车片还存在着另一个重要问题，由于石棉是绝热的，其导热能力特别差，通常反复使用制动器会使热量在刹车片中堆积起来，刹车片变热后，它的制动性能就要发生改变，要产生同样的摩擦和制动力会需要更多的踩刹车次数，这种现象被称为“制动萎缩”，如果刹车片达到一定的热度，将导致制动失灵。半金属基混合物型刹车片内部金属含量较高而强度大，高金属含量同时也改变了刹车片的摩擦特性，通常是指半金属刹车片需要更高的制动压力来完成同样的制动效果，特别是在低温环境中高金属含量同样也就意味着刹车片会引起较大的制动盘或制动鼓的表面磨损，同时会产生更大的噪音。无石棉有机物型(ΝΑΟ型)刹车片主要使用玻璃纤维、芳香族聚酷纤维酷或其它纤维来作为加固材料，其性能主要取决于纤维的类型及其它添加混合物，就性能而言，NAO型刹车片更接近石棉刹车片，而不是半金属刹车片，它不像半金属刹车片那样具有良好的导热性和良好的高温可控性。对于我国制动刹车片行业来说， NAO型配方将是我们发展的主要方向。碳纤维是一种含碳量在90%以上的具有乱层石墨结构的碳素材料，其不仅具有碳素材料的耐磨自润滑性，又具有金属材料的导热导电性和陶瓷材料的耐热耐腐蚀性，碳纤维还因为其环保、耐磨的特点可应用在汽车刹车片上。公开号是CN101671465A的中国专利公开了一种环氧树脂/聚四氟乙烯复合材料的制备方法，该发明用于制作汽车刹车片，属于无石棉有机物型(ΝΑΟ型)刹车片，可减小磨损量，增加使用寿命，制备方法简单，成本低，工艺性好。但是该发明没有解决无石棉有机物型(NAO型)刹车片导热性和高温可控性的问题。
发明内容
针对目前无石棉有机物型(ΝΑΟ型)汽车刹车片存在着导热性和高温可控性的问题，本发明提出了一种碳纤维刹车片的制备方法，制备出的碳纤维刹车片具有金属材料的导热导电性和耐热耐腐蚀性；而且随着温度升高摩擦系数维持不变甚至会略有升高，从而具有非常优秀的制动稳定性。本发明的技术方案是一种碳纤维刹车片，
(1)粉末填料由以下各原料组份混合而成，各原料组份的重量百分比为 铜粉20 40%氧化铝4 20%
高岭土20 40%
滑石粉10 20%
石墨粉(Tl 5%
硫酸钡(Tl5%
铁粉0 10% ；
(2)碳纤维刹车片由下述各原料组份制备而成，各原料组份的重量百分比为 碳纤维35 55%
酚醛树脂15 35%
粉末填料2(Γ40%。碳纤维是指碳质量分数在909Γ95%之间的无机高分子纤维，是一种新型非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、强度高、纤维密度低等特点。碳纤维的主要用途是与树脂、 金属、陶瓷、混凝土等基体复合，构成复合材料。与传统材料相比，碳纤维是一种力学性能优异的新材料，其高强度(是一般金属的;Γ5倍)、高模量、低密度(是一般金属的1/41/5) 的特性，使其成为减重、增强的最佳材料；较高的热稳定性(惰性稳定至2000。C，空气中 400 °C缓慢氧化)和化学惰性，使其具有耐烧蚀和耐腐蚀的优势；由于碳纤维具备纺织纤维的柔软可加工性，与金属、陶瓷、玻璃纤维等有良好亲合性，可适应不同构件形状，成型方便；此外，碳纤维还具备抗疲劳强度高、热膨胀系数小、电阻率小等特性。作为优选，所述的碳纤维选自PAN基碳纤维。PAN(聚丙烯腈)基碳纤维不仅具有较高的比强度，比模量等优异力学性能，并且能在2000°C保证机械强度不衰减，其所制得的碳纤维刹车片不仅密度低，制动性好，耐环境能力强，而且制动噪音低，耐磨性好。而且随着温度升高摩擦系数维持不变甚至会略有升高，从而具有非常优秀的制动稳定性。一种碳纤维刹车片的制备方法为以下步骤
(1)将酚醛树脂与无水乙醇按照使溶质溶解的溶剂量进行溶解，制成树脂乙醇溶液；
(2)将碳纤维丝束剪切成长度为广5mm的短切纤维；
(3)将粉末填料的各组分在高速搅拌机下充分混合，制成混合填料；作为优选，充分混合的时间为30mirT60min。(6)然后在密炼罐内将树脂溶液、短切纤维和混合填料进行充分混合，干燥处理后的混合料经热模压成型制成成型件，再经后处理制成碳纤维刹车片。作为优选，模压温度在 23(T260°C，后处理Γ4小时，温度为18(T210°C。本发明是选用综合性能最为优越的PAN基碳纤维为骨架，酚醛树脂为结合剂，无水乙醇为稀释剂，经粉碎、再加铜粉等粉状填料进行混合、模压成型制成一种半金属基的碳纤维刹车片，不仅有效地利用了碳纤维优异的耐磨耐热等优异性能，同时采用其他较通用的树脂及填料，有效地降低了碳类刹车片的成本。本发明充分利用碳纤维优异的性能，提供一种成本低廉，制造工艺简单，技术参数及性能均能达到汽车使用技术要求的半金属基的碳纤维刹车片；而且有效地利用了碳纤维优异的耐磨耐热等优异性能，同时采用其他较通用的树脂及填料，有效地降低了碳类刹车片的成本。与现有技术相比，本发明的有益效果是不仅具有导热导电性和耐热耐腐蚀性；而且随着温度升高摩擦系数维持不变甚至会略有升高，从而具有非常优秀的制动稳定性；同时环保、成本较低。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合实施例与具体实施方式
对本发明作进一步详细说明，本发明所需的原料均为市购产品。实施例1
(1)准备碳纤维刹车片的原料PAN基碳纤维45kg，酚醛树脂2^g，铜粉9kg，氧化铝 3kg，内蒙古蒙西粉体股份有限公司牌号MXK201的高岭土 10. ^g，成都华耀化工有限公司生产的滑石粉5. 4kg，硫酸钡2. Ikgo
(2)按照附图1所示的工艺流程图进行制备。a)将酚醛树脂与无水乙醇按照质量比5:1进行溶解，制成树脂乙醇溶液。b)将PAN基碳纤维丝束剪切成长度为5mm的小短切纤维。c)同时将铜粉^ig,氧化铝:3kg，高岭土 10. ^g，滑石粉5. 4kg，硫酸钡2. Ikg组成的粉末填料在高速搅拌机下充分混合40min，制成混合填料30kg。d)然后在密炼罐内将树脂乙醇溶液、短切基碳纤维纤维45kg和混合填料30kg进行充分混合，干燥处理后的混合料经热模压成型制成成型件，模压温度为240°C，再经后处理制成碳纤维刹车片，后处理温度为190°C，时间为4小时。实施例2
(1)准备碳纤维刹车片的原料PAN基碳纤维50kg，酚醛树脂30kg，铜粉Ag，氧化铝 3kg，内蒙古蒙西粉体股份有限公司牌号MXK201的高岭土 Ag，成都华耀化工有限公司生产的滑石粉^g，硫酸钡1kg。
(2)按照附图1所示的工艺流程图进行制备。a)将酚醛树脂与无水乙醇按照质量比3:1进行溶解，制成树脂乙醇溶液。b)将PAN基碳纤维丝束剪切成长度为4mm的小短切纤维。c)同时将铜粉Ag，氧化铝3kg，高岭土 Ag，滑石粉^g，硫酸钡Ikg组成的粉末填料在高速搅拌机下充分混合60min，制成混合填料20kg。d)然后在密炼罐内将树脂乙醇溶液、短切基碳纤维和混合填料进行充分混合，干燥处理后的混合料经热模压成型制成成型件，模压温度为260°C，再经后处理制成碳纤维刹车片，后处理温度为200°C，时间为3小时。实施例3
(1)准备碳纤维刹车片的原料PAN基碳纤维40kg，酚醛树脂20kg，铜粉10kg，氧化铝 2kg,内蒙古蒙西粉体股份有限公司牌号MXK201的高岭土 10kg，成都华耀化工有限公司生产的滑石粉^g，石墨粉^g，硫酸钡^g，铁粉3kg。
(2)按照附图1所示的工艺流程图进行制备。a)将酚醛树脂与无水乙醇按照质量比6:1进行溶解，制成树脂乙醇溶液。
b)将PAN基碳纤维丝束剪切成长度为3mm的小短切纤维。c)同时将铜粉10kg，氧化铝2kg，高岭土 10kg，滑石粉5kg，硫酸钡5kg，石墨粉 5kg,铁粉3kg，组成的粉末填料在高速搅拌机下充分混合30min，制成混合填料40kg。d)然后在密炼罐内将树脂乙醇溶液、短切基碳纤维和混合填料进行充分混合，干燥处理后的混合料经热模压成型制成成型件，模压温度为250°C，再经后处理制成碳纤维刹车片，后处理温度为180°C，时间为2小时。实施例4
(1)准备碳纤维刹车片的原料PAN基碳纤维35kg，酚醛树脂3^g，铜粉mcg，氧化铝 3kg，内蒙古蒙西粉体股份有限公司牌号MXK201的高岭土 mcg，成都华耀化工有限公司生产的滑石粉5. kg，石墨粉:3kg，硫酸钡2. kg，铁粉1kg。
(2)按照附图1所示的工艺流程图进行制备。a)将酚醛树脂与无水乙醇按照质量比4:1进行溶解，制成树脂乙醇溶液。b)将PAN基碳纤维丝束剪切成长度为Imm的小短切纤维。c)同时将铜粉^g，氧化铝:3kg，高岭土 ^g，滑石粉^g，石墨粉:3kg，硫酸钡2. kg, 铁粉Ikg组成的粉末填料在高速搅拌机下充分混合50min，制成混合填料30kg。d)然后在密炼罐内将树脂乙醇溶液、短切基碳纤维纤维和混合填料30kg进行充分混合，干燥处理后的混合料经热模压成型制成成型件，模压温度为230°C，再经后处理制成碳纤维刹车片，后处理温度为210°C，时间为1小时。本发明实施例作出的碳纤维刹车片不仅各项指标达到GB5763-1998的要求，而且汽车在高速高温下行驶时，刹车片无热衰、热胀、热裂、不污染环境。
权利要求
1.一种碳纤维刹车片，其特征在于(1)粉末填料由以下各原料组份混合而成，各原料组份的重量百分比为 铜粉20 40%氧化铝4 20%高岭土20 40%滑石粉10 20%石墨粉(Tl 5%硫酸钡(Tl5%铁粉0 10% ；(2)碳纤维刹车片有下述各原料组分制备而成，各原料组份的重量百分比为 碳纤维35 55%酚醛树脂15 35%粉末填料2(Γ40%。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维刹车片，其特征在于所述的碳纤维选自PAN基碳纤维。
3.—种如权利要求1或2所述的一种碳纤维刹车片的制备方法，其特征在于，制备方法为以下步骤(1)将酚醛树脂与无水乙醇按照使溶质溶解的溶剂量进行溶解，制成树脂乙醇溶液；(2)将碳纤维丝束剪切成长度为广5mm的短切纤维；(3)将粉末填料的各组分在高速搅拌机下充分混合，制成混合填料；(4)然后在密炼罐内将树脂乙醇溶液、短切基碳纤维和混合填料进行充分混合，干燥处理后的混合料经热模压成型制成成型件，再经后处理制成碳纤维刹车片。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维刹车片的制备方法，其特征在于步骤(3)中粉末填料充分混合，时间为30mirT60min。
5.根据权利要求3所述的一种碳纤维刹车片的制备方法，其特征在于步骤(6)中模压温度在23(T260°C，后处理广4小时，温度为18(T210°C。
全文摘要
一种碳纤维刹车片的制备方法。涉及汽车制动系统技术领域，针对目前无石棉有机物型(NAO型)汽车刹车片存在着导热性和高温可控性的问题，本发明提出了一种碳纤维刹车片的制备方法，碳纤维刹车片由下述原料制备而成，碳纤维原料各组份的重量百分比为碳纤维35~55%，酚醛树脂15~35%，粉末填料20~40%；制备出的碳纤维刹车片具有金属材料的导热导电性和耐热耐腐蚀性；而且随着温度升高摩擦系数维持不变甚至会略有升高，从而具有非常优秀的制动稳定性。
文档编号F16D69/02GK102206482SQ20111004741
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者刘强, 李俊贤, 程晓君, 赵福全, 金建伟, 金玉明 申请人:浙江吉利控股集团有限公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司