一种增强型摩擦衬片及新型刹车片的生产方法与流程

本发明属于刹车片技术领域，具体的讲涉及一种增强型摩擦衬片及新型刹车片的生产方法。

背景技术：

刹车片是车辆的重要部件，能够对车辆进行有效的减速和制动。刹车片一般包括钢背和固定其上的衬片，衬片由摩擦材料制成，以承受钢背的压力产生摩擦作用，因此摩擦衬片的质量关系到人身安全。一般的摩擦衬片由粘结剂、增强材料以及摩擦填料压制而成，摩擦衬片与刹车盘或刹车鼓相互摩擦，将车辆的动能转化为热能，在此过程中，刹车盘和摩擦衬片的温度瞬间上升，强烈的冲击压力和摩擦热量对摩擦衬片的磨损十分严重。此外，摩擦衬片的摩擦系数与其制动能力成正比，只有足够高的摩擦系数才能确保刹车的安全，现有技术中摩擦衬片在使用中容易老化、耐摩擦能力差、使用寿命短、衬片自身强度小，在使用中出现碎裂、脱落问题。

专利号为cn108623988a的发明专利申请中，提供了一种石墨烯/酚醛树脂复合材料及其用途，能够制备汽车制动衬片，该技术方案中通过将石墨烯与酚醛树脂熔融共混，加入填料均匀后在开放式塑炼机上混炼，混炼后将其粉碎模压成型，用该改性氧化石墨烯复合材料制成的摩擦衬片，在一定程度上提高了摩擦性能和热稳定性，但是该材料加工流程复杂，石墨烯在改性复合材料中分散和相容的生产条件要求严格，造成材料制作成本较高，经济效益不佳。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种制动性能好，热稳定性强，磨损率低，剪切强度高，使用寿命增长的增强型摩擦衬片以及用该摩擦衬片生产刹车片的方法，该方法流程简单、操作方便，加工成本低，经济效益好。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种增强型摩擦衬片，由10至30重量份的纤维增强材料、10至20重量份的粘合剂、10至20重量份的润滑剂、30至45重量份的填料、3至8重量份的增磨剂和其他辅料热压成型；其特征在于，所述纤维增强材料包括碳纤维预氧丝。

构成上述一种增强型摩擦衬片的附加技术特征还包括：

——所述纤维增强材料中还至少包括陶瓷纤维、硫酸钙晶须纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、紫铜纤维中的一种，所述碳纤维预氧丝在所述纤维增强材料中的含量不低于1/3；

——所述粘合剂包括树脂或丁腈橡胶；所述润滑剂包括石墨粉或云母粉；所述填料包括重晶石粉、沉淀硫酸钡、重钙、氢氧化钙中的一种或多种，所述增磨剂包括铬铁矿，锆英粉，氧化铝中的一种或多种；

——构成所述粘合剂的树脂为硼酸改性酚醛树脂。

本发明还提供了一种新型刹车片的生产方法，其特征在于，包含上述增强型摩擦衬片，其制备过程包括以下步骤：

a，裁制钢背，其与所述摩擦衬片粘贴的表面涂粘合剂；

b，配制所述摩擦衬片所需的材料，并进行粉碎、干燥、混合预处理；

c，将步骤b中制备好的材料和步骤a中的钢背装入压制模具的模腔中热压固化成型；其中，所述模具为模芯加热一次压制成型，热压温度在145至155℃之间，时间为3至5分钟，热压压力在20至25mpa之间；

d，将步骤c所得的热压固化成型的刹车片进行热处理，直线升温185℃，维持时间在6至10小时之间。

本发明所提供的一种增强型摩擦衬片同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该新型摩擦衬片中的纤维增强材料包含碳纤维预氧丝，其由聚丙烯腈（pan）原丝经过整理后在氧化炉制得，具有良好的热稳定性和耐化学性，作为增强纤维的摩擦材料不易断裂，耐磨，高温时摩擦性能稳定；其二，纤维增强材料中还至少包括陶瓷纤维、硫酸钙晶须纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种，并且碳纤维预氧丝在其中的含量不低于1/3，混合纤维制成的摩擦衬片耐高温高压，表面空隙率更高，另外是芳纶纤维等其他纤维的混用，使增强纤维本身具有超高的强度及重量轻的特点，非常利于在衬片材料表面和内部形成微孔，衬片表面受压利于空气的逃逸，避免刹车时产生噪音；其三，碳纤维预氧丝增强了摩擦衬片的隔热性能，提高了与其他填料成分的结合强度，使刹车片的抗剪切力更强，抗磨损，高温高压下摩擦系数保持恒定，延长了刹车片的使用寿命；其四，由于用上述增强摩擦衬片制造刹车片，摩擦衬片的热压过程简单，配料和加工预处理也容易操作，材料费用和生产成本较低，提过了刹车片的经济效益，并且在进行热处理前轮廓得到定型，因此在烘箱内加热时外形不会发生变化，空气逃逸后会在衬片材料的表面和内部留出自然形成的微孔，这些微孔不受外力影响，从而进一步提高了衬片材料的表面孔隙率，保持了较高的摩擦系数和结构强度，耐磨损能力更加优异。

附图说明

图1为本发明具体实施例与普通摩擦衬片的定速实验检测数据；

图2-1为升温条件下的对比测试结果；

图2-2为降温条件下的对比测试结果；

图2-3为体积磨损的对比测试结果；

图2-4为重量磨损的对比测试结果；

图2-5为密度对比测试结果；

图2-6为硬度对比测试结果；

图2-7为剪切强度对比测试结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种增强型摩擦衬片作进一步的详细说明。

该增强型摩擦衬片由10至30重量份的纤维增强材料、10至20重量份的粘合剂、10至20重量份的润滑剂、30至45重量份的填料、3至8重量份的增磨剂和其他辅料热压成型；其中纤维增强材料包括碳纤维预氧丝。

其中，上述纤维增强材料中还至少包括陶瓷纤维、硫酸钙晶须纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、紫铜纤维中的一种，碳纤维预氧丝在纤维增强材料中的含量不低于1/3；

碳纤维预氧丝由聚丙烯腈（pan）原丝氧化改性处理，改性后促使其纤维素的结晶度，有利于提高增强纤维的力学性能，同时碳纤维预氧丝与其他增强纤维表面的粘着面积也得到增加，达到提高结合强度的目的，增强摩擦材料的耐磨性。

优选地，上述粘合剂包括树脂或丁腈橡胶；润滑剂包括石墨粉或云母粉；填料包括重晶石粉、沉淀硫酸钡、重钙、氢氧化钙中的一种或多种，增磨剂包括铬铁矿，锆英粉，氧化铝中的一种或多种；

进一步的，构成上述粘合剂的树脂为硼酸改性酚醛树脂，利用硼酸对酚醛树脂进行改性，在固化过程中，苯酚的酚羟基与硼酸的硼羟基发生化学反应，形成了硼酸苯酚酯结构，由于以硼原子为核心的硼酸苯酚酯结构封闭了部分酚羟基，使得基于酚羟基的热分解反应不易发生，另外硼酸苯酚酯结构在裂解过程中，形成了氧化硼，减少了碳氧化合物的形成，从而促使酚醛树脂中碳的损失量降低，提高了摩擦材料的耐热性。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，

实施例一，该增强型摩擦衬片的热压成型材料包括：

紫铜纤维(规格cuf-25)2重量份；

碳纤维预氧丝(规格a2211)15重量份；

鳞片石墨(含碳90%)(规格190)15重量份；

焦炭(规格40-60目)2重量份；

摩擦粉(规格1820a)1重量份；

丁腈胶粉(规格40目盛东)6重量份；

硫酸钙晶须(河南)5重量份；

树脂(规格sg-3130)12重量份；

铁黄(规格n210)5重量份；

煅烧氧化铝(规格800目)5重量份；

重质氧化镁(鞍山海城)2重量份；

硫酸钡(规格325-97)30重量份；

实施例二，该增强型摩擦衬片的热压成型材料包括：

紫铜纤维(规格cuf-25)2重量份；

碳纤维预氧丝(规格a2211)22重量份；

鳞片石墨(含碳90%)(规格190)15重量份；

焦炭(规格40-60目)2重量份；

摩擦粉(规格1820a)1重量份；

丁腈胶粉(规格40目盛东)6重量份；

硫酸钙晶须(河南)5重量份；

树脂(规格sg-3130)12重量份；

铁黄(规格n210)5重量份；

煅烧氧化铝(规格800目)5重量份；

重质氧化镁(鞍山海城)2重量份；

硫酸钡(规格325-97)27重量份；

实施例三，该增强型摩擦衬片的热压成型材料包括：

紫铜纤维(规格cuf-25)2重量份；

碳纤维预氧丝(规格a2211)30重量份；

鳞片石墨(含碳90%)(规格190)15重量份；

焦炭(规格40-60目)2重量份；

摩擦粉(规格1820a)1重量份；

丁腈胶粉(规格40目盛东)6重量份；

硫酸钙晶须(河南)5重量份；

树脂(规格sg-3130)12重量份；

铁黄(规格n210)5重量份；

煅烧氧化铝(规格800目)5重量份；

重质氧化镁(鞍山海城)2重量份；

硫酸钡(规格325-97)15重量份；

上述3个实施例与普通摩擦衬片分别进行定速实验，测试结果如图1所示，通过本材料用碳纤维预氧丝增强的刹车片，随着碳纤维预氧丝使用量的增多与普通制动片相比较，在摩擦系数（制动性能）上有明显提高，在磨损率明显降低，使用寿命增长，剪切强度指标也同时有明显的提高。

在实验中具体参数测试结果如图2-1、图2-2图2-3、图2-4、图2-5、图2-6、图2-7所示。

本发明还提供了一种新型刹车片的生产方法，其特征在于，包含上述增强型摩擦衬片，其制备过程包括以下步骤：

a，裁制钢背，其与摩擦衬片粘贴的表面涂粘合剂；

b，配制摩擦衬片所需的材料，并进行粉碎、干燥、混合预处理；

c，将步骤b中制备好的材料和步骤a中的钢背装入压制模具的模腔中热压固化成型；其中，模具为模芯加热一次压制成型，热压温度在145至155℃之间，时间为3至5分钟，热压压力在20至25mpa之间；

d，将步骤c所得的热压固化成型的刹车片进行热处理，直线升温185℃，维持时间在6至10小时之间。

该刹车片经过热压固化生成，温度均匀一致性强，密度不超过1.89g/cm，与其他制动片相比重降低30%--40%左右。