本发明涉及摩擦材料领域，尤其是涉及一种汽车用摩擦材料及制备方法。
背景技术：
摩擦材料是用于诸多运动机械和装备中起传动、制动、减速、转向、驻车等作用的功能配件，可以说从有机械运动开始，人类就有了刹车制动的要求，木块、牛皮、橡胶等都曾经被用来作为制动材料。在上世纪七、八十年代以前石棉摩擦材料作为传统产品一直被人类大量使用，在此之后，由于盛传石棉会引起肺部病变及问皮瘤并与肺癌的发生有关。1972年国际肿瘤医学讨论会确认石棉纤维含有致癌物质，此后，摩擦制品的无石棉化和无污染化逐渐成为世界性发展的共识。联合国欧洲经济委员会(ECE) 第13 号法规及国际标准委员会(ISO) 有关标准中，明文规定禁止生产、销售和使用石棉产品。国际海事组织1974S0LAS公约2000 修正案明确规定"对于所有船舶，含有石棉材料的新颖安装应禁止，除非有特殊要求。"国家技术监督局在强制性国家标准GB12676-1999 中规定，"从2003 年10 月1 日起，制动衬片应不含有石棉"。
在现有的无石棉摩擦材料技术中，作为石棉纤维增强材料的替代材料很多，金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和芳纶纤维都是制造各类制动器、离合器衬片等摩擦元件的原材料中的较为理想的增强材料，其特性和价格以及相互之间的配比很大程度上决定着摩擦元件的性能和应用前景。摩擦材料主要由三部分组成: 1 、粘合剂;2 、增强纤维；3 、摩擦性能调节剂。必须根据所要达到的预期目标来进行各种配方和组成材料的选择，并选择合适的制造方法和生产工艺。
目前，汽车制动器摩擦片大量使用二硫化二锑，用于摩擦材料在高温摩擦时的润滑，确保高温摩擦系数的稳定。硫化锑是由辉锦矿经过精选和化学提纯而得，为黑色固体粉末。它的熔点比较低，为548 0C ，高温分解后生成的氧化锑，以及在还原剂存在时生成的金属锑，能防止高温时材料的氧化燃烧，保持材料的摩擦系数稳定性，提高材料的抗烧性能，还能降低有机粘合剂在高温时分解速度，提高材料的使用寿命，起到了高温无机粘合剂和润滑摩擦调整剂的作用。但是，锑为重金属元素，随摩擦粉尘进入空气、雨水和土壤中后不易降解，直接或间接进入人体，会对人们健康造成重金属中毒，破坏人体的内循环呼吸道和消化道口因此，欧盟法规要求要逐步减少在摩擦材料中三硫化二锑的用量，最迟在2020 年彻底禁止在摩擦材料中的加入。显然，现有技术汽车制动器摩擦片存在着含有重金属锑，对环境造成污染，对人体造成伤害，即将被禁用在汽车制动器摩擦片中使用等问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是一种能够降低生产成本，提高摩擦材料的导热、散热性能，提高摩擦系数的稳定性的一种汽车用摩擦材料及其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种汽车用摩擦材料，其特征在于，包括1-3份低碳钢纤维、2-5份钛酸钾纤维、0.1-1.3份芳纶纤维、3-4份玄武岩纤维、2-3份硅镁钙化物陶瓷纤维和3-5份聚四氟乙烯组成的混合纤维骨架；所述混合纤维骨架上通过粘合剂粘连设置摩擦层；所述摩擦层包括斜纹编织布；所述斜纹编织布由摩擦纺纱、铜丝、芳纶纤维和玻璃纤维以一定比例捻成合股线编织而成；所述摩擦纺纱由粘胶纤维、芳纶纤维和腈纶纤维混纺而成；所述粘合剂由酚醛树脂和丁晴橡胶混合制得。
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料，混合纤维骨架包括1份低碳钢纤维、5份钛酸钾纤维、0.3份芳纶纤维、3份玄武岩纤维、2份硅镁钙化物陶瓷纤维和5份聚四氟乙烯。
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料，混合纤维骨架包括3份低碳钢纤维、4份钛酸钾纤维、1.3份芳纶纤维、4份玄武岩纤维、3份硅镁钙化物陶瓷纤维和3份聚四氟乙烯
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料、混料：取1-3份低碳钢纤维、2-5份钛酸钾纤维、0.1-1.3份芳纶纤维、3-4份玄武岩纤维和2-3份硅镁钙化物陶瓷纤维切成长度小于1厘米的短纤维，然后加入高速搅拌机中搅拌3-7分钟充分混料均匀，再加入3-5份聚四氟乙烯粉末搅拌5-7分钟，得到均匀混料，高速搅拌机的转速为3000-3500转/min；
（2）制备摩擦纺纱：取粘胶纤维、芳纶纤维和腈纶纤维按照重量比1:1:1混纺获得摩擦纺纱；
（3）制备合股线：将摩擦纺纱、铜丝、芳纶纤维和玻璃纤维以一定比例进行合股，制得合股线；
（4）制备斜纹编织布：将步骤（3）制得的合股线用斜纹编织机编织成斜纹编织布；
（5）压制成型：将步骤（1）制备的均匀混料加入塑料液压成型机模具腔内，并在均匀混料上覆盖斜纹编织布，在室温条件下，以4MPa/min的速率双向加压至80-180MPa时，保持压力30-70分钟后，脱模得到预成型样品；
（6）制备粘合剂：取酚醛树脂和丁晴橡胶按照重量比5:2配比，然后加入搅拌机搅拌2-5分钟，转速300-400转/min，制得粘合剂；
（7）浸润：将步骤（5）制得的预成型样品浸入步骤（6）制得的粘合剂中30-70分钟，粘合剂用量为预成型样品体积的1.5倍，然后捞出滴干；
（8）烧结固化：将经过步骤（7）浸润的预成型样品放入电炉中以70摄氏度/小时的升温速率，从室温升至400-420摄氏度，烧结5-8小时使其固化，然后降温，控制降温速率为45摄氏度/小时，降至150摄氏度以下再随电炉自然冷却至室温，制得汽车用摩擦材料。
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料的制备方法，所述步骤（1）中高速搅拌机的转速为3200转/min。
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料的制备方法，所述步骤（5）中加压至150MPa，保持压力时间为50分钟。
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料的制备方法，所述步骤（7）中浸润时间为50分钟。
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料的制备方法，所述步骤（8）中温度升至400摄氏度，烧结时间为6个小时。
进一步，根据上述设计方案所述汽车用摩擦材料的制备方法，所述方法还包括将步骤（8）制得汽车用摩擦材料修磨加工、表面处理的步骤。
本发明的技术效果如下：汽车用摩擦材料，包括1-3份低碳钢纤维、2-5份钛酸钾纤维、0.1-1.3份芳纶纤维、3-4份玄武岩纤维、2-3份硅镁钙化物陶瓷纤维和3-5份聚四氟乙烯组成的混合纤维骨架；所述混合纤维骨架上通过粘合剂粘连设置摩擦层；所述摩擦层包括斜纹编织布；所述斜纹编织布由摩擦纺纱、铜丝、芳纶纤维和玻璃纤维以一定比例捻成合股线编织而成；所述摩擦纺纱由粘胶纤维、芳纶纤维和腈纶纤维混纺而成；所述粘合剂由酚醛树脂和丁晴橡胶混合制得。本发明的摩擦材料不添加石棉，且所用成本低廉，基体材料整体结合性更好，金属丝分布均匀，摩擦材料导热、散热更快、更优。利用本发明的摩擦材料所制成的摩擦原件尺寸较现有摩擦材料精度更高。完全避免了层压产品的生产过程出现的气泡肿胀、分层以及翘曲等问题。利用本发明的摩擦材料所制造的成品的固化程度更高，摩擦系数更稳定。
附图说明
图1为汽车用摩擦材料的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
实施例：一种汽车用摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料、混料：取1份低碳钢纤维、2份钛酸钾纤维、1.3份芳纶纤维、3份玄武岩纤维和3份硅镁钙化物陶瓷纤维切成长度小于1厘米的短纤维，然后加入高速搅拌机中搅拌3分钟充分混料均匀，再加入3份聚四氟乙烯粉末搅拌5分钟，得到均匀混料，高速搅拌机的转速为3200转/min；
（2）制备摩擦纺纱：取粘胶纤维、芳纶纤维和腈纶纤维按照重量比1:1:1混纺获得摩擦纺纱；
（3）制备合股线：将摩擦纺纱、铜丝、芳纶纤维和玻璃纤维以一定比例进行合股，制得合股线；
（4）制备斜纹编织布：将步骤（3）制得的合股线用斜纹编织机编织成斜纹编织布；
（5）压制成型：将步骤（1）制备的均匀混料加入塑料液压成型机模具腔内，并在均匀混料上覆盖斜纹编织布，在室温条件下，以4MPa/min的速率双向加压至160MPa时，保持压力50分钟后，脱模得到预成型样品；
（6）制备粘合剂：取酚醛树脂和丁晴橡胶按照重量比5:2配比，然后加入搅拌机搅拌5分钟，转速300转/min，制得粘合剂；
（7）浸润：将步骤（5）制得的预成型样品浸入步骤（6）制得的粘合剂中50分钟，粘合剂用量为预成型样品体积的1.5倍，然后捞出滴干；
（8）烧结固化：将经过步骤（7）浸润的预成型样品放入电炉中以70摄氏度/小时的升温速率，从室温升至420摄氏度，烧结7小时使其固化，然后降温，控制降温速率为45摄氏度/小时，降至150摄氏度以下再随电炉自然冷却至室温，制得汽车用摩擦材料。