本发明涉及制动材料
技术领域：
，尤其是涉及一种含卤化物的制动材料及其制备方法与应用。
背景技术：
：轻量化是我国汽车的发展趋势，减轻车辆重量至关重要，制动盘作为车辆簧下质量的一部分，减少汽车制动盘的质量不仅能减少排放，降低污染，还能进一步减轻振动、降低噪声、提高乘坐舒适度等。目前，现有汽车刹车盘是铸铁盘，其质量较大，而碳化硅增强铝合金制动盘具有密度小、质量轻、散热快等优点，必将是汽车轻量化的一个发展趋势，特别是新能源汽车，使用铝合金制动盘后，每辆车可减轻簧下质量约20-30kg，据悉，每减轻1kg制动盘质量，整车续航能力可增加10km。铝合金盘的巨大减重优势是铸铁盘无法比拟的，一旦大规模商业化成功，必将全面取代铸铁盘。西方发达国家从上世纪90年代就开始了碳化硅增强铝合金的研发，至今也只有德国knorr公司在城轨车辆上有少量应用，未见在其他车辆(如汽车、高铁等)上有所应用。许多的研究机构都选择了放弃。究其原因，主要是因为铝合金硬度低、熔点低，没有合适的刹车片(或闸片)与其相匹配。因此，与铝合金盘配套的汽车刹车片或轨交车辆闸片的研发就迫在眉睫。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含卤化物的制动材料及其制备方法与应用。本发明通过在微孔材料中添加一种或多种卤化物，刹车片或闸片在摩擦制动过程中，刹车片或闸片中的卤化物与铝合金制动盘发生一系列物理化学反应，在铝合金制动盘表面容易形成一层卤化铝摩擦膜，将刹车片或闸片与铝合金盘的摩擦，转变为摩擦膜与刹车片或闸片的摩擦，这种摩擦膜能起到保护铝合金制动盘作用。同时由于微孔材料具有良好的散热效果以及铝合金材料本身具有较高的导热性，因此，铝合金制动盘本体不产生开裂、沟槽、剥落等不良现象，刹车片或闸片不对制动盘产生异常磨损，同时增加摩擦系数，使摩擦系数更加平稳，磨耗低，噪声小，使得铝合金制动盘和含卤化物的制动材料制得的刹车片或闸片这对摩擦副能顺利通过相关的台架试验(ak-master、uic541等)，并实现商业化应用。本发明的含卤化物的制动材料可用于制作汽车刹车片和轨交车辆闸片，并配合铝合金制动盘使用。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：本发明提供了一种含卤化物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本发明中，所述卤化物为含有氟、氯、溴、碘中一种或几种的化合物，不仅限于有机物、无机物，包括所有含卤的无毒化合物，优选是固体形态的卤化物，次优选液体形态的卤化物，固体形态的卤化物包括氯化物、氟化物及含氟的高聚物等。固体形态的卤化物选自氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化亚铁、氟化钙、氟化钠或聚四氟乙烯等。本发明中，芳醇酚醛树脂，游离酚含量低，有效避免产品热膨胀现象；耐热性好，热分解温度达450℃；吸水率较低，有利于摩擦系数稳定与保持材料强度；该树脂粘结强度高，压制成型工艺好，制得的产品无噪音，磨损率低。本发明中，硼酸镁晶须具有轻量化、高强度、高弹性模量、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优异性能，主要起到增强增韧作用。本发明中，煅烧石油焦粉，具有疏松结构，可提高产品孔隙率、降低制动噪音、稳定摩擦性能、避免刹车片脆裂、提高安全性能等作用。本发明中，碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维，具有密度低、比性能高、耐超高温、耐腐蚀的优良特性。碳纤维用量太大混料时易结团，用量少不能保证增强作用。本发明中，所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须，具有优良的力学性能和物理性能、稳定的化学性质、高温下导热系数低热容大、优异的耐腐性、耐热隔热性、耐磨性及润滑性。本发明中，所述硼酸镁晶须，具有轻量化、高强度、高弹性模量、耐高温、耐腐蚀以及良好的机械强度和电绝缘性能，主要是作为制动材料的增强体。本发明中，选用碳纤维与钛酸钾晶须及硼酸镁晶须混合形成交叉网络结构，发挥碳纤维减摩质轻，达到多种纤维混杂增强效果。本发明还提供了所述含卤化物的制动材料的制备方法，按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌20-25min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌12-18min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料。本发明还提供了所述含卤化物的制动材料的应用，所述含卤化物的制动材料用于制作汽车刹车片或轨交车辆闸片。所述含卤化物的制动材料用于制作汽车刹车片或轨交车辆闸片，可以包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌20-25min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌12-18min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中进行模压成型；(3)脱模后放入烘箱中加热固化；(4)最后进行机加工得到汽车刹车片或轨交车辆闸片。在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，制作汽车刹车片的模压成型的工艺条件是：模具温度100-150℃，成型压力10-20mpa，保压10-15min。在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，制作轨交车辆闸片的模压成型的工艺条件是：模具温度170-190℃，成型压力30-50mpa，5分钟内放气8-15次，然后保压20-30min。在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，加热固化的工艺条件是：加热温度为220-250℃，固化时间10-15小时。所述含卤化物的制动材料用于制作汽车刹车片或轨交车辆闸片后，所述汽车刹车片或轨交车辆闸片配合铝合金制动盘使用。在本发明的一个实施方式中，所述铝合金制动盘采用碳化硅增强铝合金制动盘。与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：1.本发明的与铝合金盘配套的汽车刹车片和轨交车辆闸片，填补这个领域的空白，实现节能环保，轻量化，进一步实现商业化。2.本发明在配方组分中添加一种卤化物，汽车刹车片或轨交闸片与铝合金盘在摩擦时，在制动盘表面形成一层卤化铝摩擦膜，将刹车片或闸片与铝合金盘的摩擦，转变为摩擦膜与刹车片或闸片的摩擦，这种膜起到保护制动盘作用，使用后，制动盘表面光滑，无裂纹、沟槽和剥落等现象，同时增加摩擦系数，使摩擦系数更加平稳，磨耗低，噪声小，延长刹车片或闸片使用寿命。3.汽车刹车片和轨交闸片摩擦材料是微孔材料，密度较低，可以减轻汽车簧下质量，微孔材料孔隙率大，可以降低材料硬度，降低噪音。微孔材料散热较快，可以减少刹车片(或闸片)异常磨损，大大提高刹车片(或闸片)的使用寿命。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1汽车刹车片一种含卤化合物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作汽车刹车片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌20min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌12min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度100℃，成型压力10mpa，保压10min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为220℃，固化时间10小时；(4)最后进行机加工得到汽车刹车片。本实施例中卤化物选自氯化钠。实施例2汽车刹车片一种含卤化合物的制动材料，以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作汽车刹车片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌23min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌15min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度130℃，成型压力15mpa，保压12min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为230℃，固化时间12小时；(4)最后进行机加工得到汽车刹车片。本实施例中卤化物选自氯化钙。实施例3汽车刹车片一种含卤化合物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作汽车刹车片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌22min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌16min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度150℃，成型压力20mpa，保压15min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为250℃，固化时间13小时；(4)最后进行机加工得到汽车刹车片。本实施例中卤化物选自聚四氟乙烯。实施例4汽车刹车片一种含卤化合物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作汽车刹车片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌25min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌18min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度150℃，成型压力18mpa，保压13min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为240℃，固化时间15小时；(4)最后进行机加工得到汽车刹车片。本实施例中卤化物选自质量比为1:1的氟化钙与氟化钠。不添加卤化物，其余配方组成、生产工艺同实施例1，制得的汽车刹车片记为x。分别对实施例1-4制得的刹车片及刹车片x按照gb/t5763标准要求进行物理性能测试，结果如表1所示：表1汽车刹车片物理性能测试数据表2汽车刹车片摩擦性能测试数据实施例1实施例2实施例3实施例4x密度(g/cm3)1.401.451.501.601.65硬度(hrr)5358606585冲击强度(kj/m2)3.84.55.05.53.5剪切强度(mpa)4.04.55.06.03.5热膨胀率(％)0.200.300.350.401.2压缩应变(％)0.60.81.01.21.9与不添加卤化物的汽车刹车片x相比，实施例1～4制得的汽车刹车片，由于制动盘表面形成卤化铝摩擦膜，所以制动盘表面光滑，无裂纹、沟槽和剥落等现象，有效保护对偶盘；汽车刹车片摩擦系数稳定，磨耗很低，可以延长刹车片使用寿命。实施例5轨交闸片一种含卤化合物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作轨交闸片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌20min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌12min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度170℃，成型压力30mpa，5分钟内放气8次，然后保压20min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为220℃，固化时间10小时；(4)最后进行机加工得到轨交闸片。本实施例中卤化物选自氯化钠。实施例6轨交闸片一种含卤化合物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作轨交闸片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌23min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌15min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度185℃，成型压力45mpa，5分钟内放气10次，然后保压23min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为230℃，固化时间12小时；(4)最后进行机加工得到轨交闸片。本实施例中卤化物选自氯化钙。实施例7轨交闸片一种含卤化合物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作轨交闸片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌22min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌16min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度190℃，成型压力50mpa，5分钟内放气15次，然后保压25min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为250℃，固化时间13小时；(4)最后进行机加工得到轨交闸片。本实施例中卤化物选自聚四氟乙烯。实施例8轨交闸片一种含卤化合物的制动材料，包括以下组分及重量百分含量：本实施例提供了含卤化物的制动材料用于制作轨交闸片的方法，包括以下步骤：(1)按比例把芳醇酚醛树脂、顺丁橡胶、长石粉、陶土、高岭土、煅烧石油焦粉及卤化物加入到混料机中混合搅拌25min，再按比例加入碳纤维、钛酸钾晶须及硼酸镁晶须进行混合搅拌18min至均匀，得到所述含卤化物的制动材料；(2)将钢背，所述含卤化物的制动材料置于模具中，模具温度180℃，成型压力40mpa，5分钟内放气13次，然后保压30min；(3)脱模后放入烘箱中加热固化，加热温度为240℃，固化时间15小时；(4)最后进行机加工得到轨交闸片。本实施例中卤化物选自质量比为1:1的氟化钙与氟化钠。不添加卤化物，其余配方组成、生产工艺同实施例5，制得的轨交闸片记为p。分别对实施例5-8制得的轨交闸片及轨交闸片p按照czjs/t0012-2016《城市轨道交通车辆合成闸片技术规范》的标准要求进行物理性能测试，结果如表3所示：表3轨交闸片物理性能测试数据对实施例5-8制得的轨交闸片及闸片p，在高载荷、高压力下，连续制动15次，在mm-3000缩比台架上做热衰退性能试验，测试结果如表4所示：表4轨交闸片mm-3000测试数据与不添加卤化物的轨交闸片p相比，实施例5～8制得的轨交闸片试验后，制动盘表面光滑，无裂纹、沟槽和剥落等现象，盘面磨损低，闸片磨耗低，有效保护对偶盘；摩擦系数平稳，延长闸片使用寿命。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3