本发明属于刹车片技术领域，具体的讲涉及一种用于制作镁陶基制动摩擦片的混合配料以及运用该混合配料制备镁陶基制动摩擦片的方法。
背景技术：
汽车刹车片是汽车行驶过程中重要的安全部件，随着汽车工业技术的不断进步，制动摩擦片不仅在安全性能上达到强制标准，并且在制动舒适性与耐磨损方面也提出了更高的要求，刹车片的摩擦材料的应用与配方配比及其生产工艺决定了刹车片的性能水平。目前刹车片摩擦材料多为高分子三元复合材料制成，由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品，此种刹车片内部成分分散性差，密度高(在2.0g/cm3以上)、重量大，阻尼效果不突出且制动噪音大；其二，该类刹车片高温下制动性能下降明显，摩擦材料耗损严重，不适宜在山区道路需要长时间刹车；其三，该类刹车片含金属、重金属成分较多，在潮湿的环境中，长期驻车易生锈粘着现象，车轮会锈粘抱死。
技术实现要素：
本发明的目的就是提供一种用于制作镁陶基制动摩擦片的混合配料以及运用该混合配料制备镁陶基制动摩擦片的方法，该镁陶基制动摩擦片具有质地均匀，噪声小、密度低，重量轻且高温制动效果突出、耐磨损的特点。
为实现上述目的，本发明首先提供了一种镁陶基制动摩擦片，其技术方案为：
一种镁陶基制动摩擦片，其特征在于，包括以下重量配比的原料：酚醛树脂8-15%、钛酸钾镁片晶10-20%、弹性石墨5-15%、陶瓷纤维5-10%、硅烷处理矿物纤维10-25%、钼类硫化物3-8%、水合硅酸钙3－6%、芳纶1－4%、填料30-50%。
构成上述一种镁陶基制动摩擦片的附加技术特征还包括：
——所述酚醛树脂为丁腈改性树脂；
——所述弹性石墨中碳含量大于99.5%；所述钛酸钾镁片晶中镁含量不低于25%；所述陶瓷纤维中al2o3含量在30－40%之间；所述钼类硫化物中mos2的含量不低于40%；
本发明还提供了一种运用上述混合配料制备镁陶基制动摩擦片的方法，包括以下步骤：
步骤一，将所述芳纶置于犁耙式混料机中预开松5－10分钟；
步骤二，将酚醛树脂、钛酸钾镁片晶、弹性石墨、陶瓷纤维、硅烷处理矿物纤维、钼类硫化物、水合硅酸钙以及填料倒入所述犁耙式混料机进行混合10－15分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将上述混合配料的制成品置于热硫化机中硫化5－10分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在145℃－155℃之间；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，再设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
本发明所提供的镁陶基制动摩擦片及制备方法与现有技术相比，具有以下优点：其一，由于用丁腈改性酚醛树脂为粘接剂，结合陶瓷纤维与镁基钛酸钾混合，与聚苯二甲酰苯二胺（芳纶）纤维增强，用硅烷处理的无渣球含量矿物纤维辅助增强，使产品分散性更好，同时具有轻质低密度特性，产品密度降低到了2.0g/cm3以下（突破了业界公认的密度2.0g/cm3以上的最低密度），改变了产品的阻尼功能，降低了噪音的发生机率；其二，由于通过用弹性石墨代替传统鳞片石墨与钼类硫化物的应用结合，稳定了产品的常温摩擦性能，提高了产品的高温摩擦性能，降低了传统刹车片高温磨损大的缺点；在高温600度以上，仍然可以保持0.35以上的摩擦系数，保证了行车安全，降低了产品的高温磨损，使刹车片在山区与在平原使用均可以达到5万公里以上；其三，与传统的刹车片中金属、重金属成分的应用相比，本制备方法生产的刹车片没有任何金属含量，解决了产品的锈粘着现象，长时间驻车也不会发生车轮锈粘抱死。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的一种制备镁陶基制动摩擦片方法的工作原理作进一步的详细说明。
构成该制备方法的前提是取得一种用于制备镁陶基制动摩擦片的混合配料，包括以下重量配比的原料：酚醛树脂8-15%、钛酸钾镁片晶10-20%、弹性石墨5-15%、陶瓷纤维5-10%、硅烷处理矿物纤维10-25%、钼类硫化物3-8%、水合硅酸钙3－6%、芳纶1－4%、填料30-50%。
在上述一种用于制备镁陶基制动摩擦片的混合配料的成分中，
——为了增强酚醛树脂的韧性，上述酚醛树脂为丁腈改性树脂，在保证较高的耐热性能的前提下，提高了制品的抗冲击强度，延长制品的使用寿命，实验中当丁腈橡胶的用量仅为2%时，就可以使酚醛树脂的冲击强度提高100%，当进一步增加丁腈橡胶用量时，冲击强度进一步增加；
——优选地，上述弹性石墨中碳含量大于99.5%，采用弹性石墨代替传统鳞片石墨，不仅增大压缩率和回复率，而且还具有一般炭素材料的性质如耐高温、耐腐蚀、密度小的特点，尤其在高温使用时其特点更突出；钛酸钾镁片晶中镁含量不低于25%；陶瓷纤维中al2o3含量在30－40%之间；钼类硫化物中mos2的含量不低于40%，此重量比的配料制成品分散性好，同时具有轻质低密度特性，产品密度达到了2.0g/cm3以下（突破了业界公认的密度2.0g/cm3以上的最低密度），改变了产品的阻尼功能，降低了噪音的发生机率。
在取得上述混合配料后，进行镁陶基制动摩擦片的制备过程，
步骤一，将上述芳纶置于犁耙式混料机中预开松5－10分钟；
步骤二，将酚醛树脂、钛酸钾镁片晶、弹性石墨、陶瓷纤维、硅烷处理矿物纤维、钼类硫化物、水合硅酸钙以及填料倒入犁耙式混料机进行混合10－15分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化5－10分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在145℃－155℃之间；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，再设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
下面对上述制备方法详细列举六种实施方式并按照标准进行测试比重和摩擦性能。测试标准分别为比重使用saej380标准进行测试，性能使用saej2522标准进行测试。
实施例1，
步骤一，将1%芳纶置于犁耙式混料机中预开松5分钟；
步骤二，将10%酚醛树脂、18%钛酸钾镁片晶、9%弹性石墨、6%陶瓷纤维、14%硅烷处理矿物纤维、5%钼类硫化物、4%水合硅酸钙以及填料34%倒入犁耙式混料机进行混合12分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化9分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在140℃；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，在设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
测试结果：比重1.92g/cm3。高温摩擦系数：0.37。平均摩擦系数：0.40
实施例2，
步骤一，将2%芳纶置于犁耙式混料机中预开松7分钟；
步骤二，将9%酚醛树脂、20%钛酸钾镁片晶、9%弹性石墨、6%陶瓷纤维、14%硅烷处理矿物纤维、5%钼类硫化物、5%水合硅酸钙以及填料30%倒入犁耙式混料机进行混合13分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化7分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在150℃；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，在设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
测试结果：比重1.95g/cm3。高温摩擦系数：0.36。平均摩擦系数：0.40
实施例3，
步骤一，将2.5%芳纶置于犁耙式混料机中预开松8分钟；
步骤二，将12%酚醛树脂、19%钛酸钾镁片晶、9%弹性石墨、6%陶瓷纤维、11%硅烷处理矿物纤维、5%钼类硫化物、5.5%水合硅酸钙以及填料30%倒入犁耙式混料机进行混合15分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化4.5分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在155℃；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，在设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
测试结果：比重1.92g/cm3。高温摩擦系数：0.35。平均摩擦系数：0.39
实施例4，
步骤一，将1.5%芳纶置于犁耙式混料机中预开松8分钟；
步骤二，将8%酚醛树脂、17%钛酸钾镁片晶、8%弹性石墨、5%陶瓷纤维、12%硅烷处理矿物纤维、4%钼类硫化物、5%水合硅酸钙以及填料41%倒入犁耙式混料机进行混合15分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化5分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在155℃；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，在设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
测试结果：比重1.93g/cm3。高温摩擦系数：0.37。平均摩擦系数：0.41
实施例5，
步骤一，将3%芳纶置于犁耙式混料机中预开松8分钟；
步骤二，将10%酚醛树脂、15%钛酸钾镁片晶、12%弹性石墨、8%陶瓷纤维、18%硅烷处理矿物纤维、6%钼类硫化物、5%水合硅酸钙以及填料26%倒入犁耙式混料机进行混合15分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化4.5分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在155℃；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，在设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
测试结果：比重1.93g/cm3。高温摩擦系数：0.38。平均摩擦系数：0.40
实施例6，
步骤一，将2.5%芳纶置于犁耙式混料机中预开松8分钟；
步骤二，将9.5%酚醛树脂、12%钛酸钾镁片晶、12%弹性石墨、10%陶瓷纤维、12%硅烷处理矿物纤维、4%钼类硫化物、5.5%水合硅酸钙以及填料35%倒入犁耙式混料机进行混合15分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化5分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在155℃；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化2小时，在设定温度在180℃±2℃范围内固化2小时。
测试结果：比重1.94g/cm3。高温摩擦系数：0.36。平均摩擦系数：0.39
对本发明的六项实例进行测试结果进行分析，比重均在1.9到2.0g/cm3之间，达到了轻质低密的设计要求。高温摩擦系数均＞0.35，达到了提高产品高温摩擦性能的设计目的。且在试验测试中发现此六种实例的摩擦性能稳定性较高，摩擦系数随温度、压力、速度的变化不大，保证了产品在使用过程车辆的nvh性能。
下述为对分段式加热固化过程，列举一种实施方式，证明此分段加热固化过程的合理性。
实施例7，
步骤一，将2.5%芳纶置于犁耙式混料机中预开松8分钟；
步骤二，将9.5%酚醛树脂、12%钛酸钾镁片晶、12%弹性石墨、10%陶瓷纤维、12%硅烷处理矿物纤维、4%钼类硫化物、5.5%水合硅酸钙以及填料35%倒入犁耙式混料机进行混合15分钟，形成混合配料的制成品；
步骤三，将混合配料的制成品置于热硫化机中硫化5分钟，热硫化机模具的硫化温度设定在155℃；
步骤四，将步骤三得到的硫化制品置于高温固化炉中，先设定温度在160℃±2℃范围内固化1小时，在设定温度在180℃±2℃范围内固化3小时。
测试结果:测试结果：比重1.95g/cm3。高温摩擦系数：0.33。平均摩擦系数：0.38
结果分析：实施例7与实施例6除热固化工艺外其他配比及工艺完全相同，但测试结果在使用本发明制定的分段加热方式的实施例6领先性能优于实施例7。
原因为采用分段式加热固化，在160℃±2℃范围内固化2小时，可以使树脂中的游离酚缓慢充分挥发，保证形成的摩擦片物理化学性能趋于稳定，同时避免了加热固化温度过高气体生成过快，在摩擦片中产生气泡而形成废品；在180℃±2℃范围内固化2小时，可以使钼类硫化物充分发挥高温稳定的摩擦性能。