带有补强材料的无铜无石棉有机摩擦材料及制品的制作方法

带有补强材料的无铜无石棉有机摩擦材料及制品
[0001]
本发明是发明创造名称为《无铜无石棉有机摩擦材料及制品》的发明专利申请的分案发明，原申请的申请日为2019-07-03，申请号为201910595666.9。
技术领域
[0002]
本发明涉及摩擦材料技术领域，特别是涉及一种带有补强材料的无铜无石棉有机摩擦材料及制品。


背景技术：

[0003]
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料，按类型分包括有机摩擦材料、粉末冶金摩擦和纸基摩擦材料等。其中，有机摩擦材料主要由三大类组成构成，有黏结剂、填料和纤维增强材料。
[0004]
市面含铜有机摩擦材料的主要成分一般是酚醛树脂、纤维材料、填充材料及以黄铜和紫铜为主的金属材料，一方面由于每次刹车之后，都会有少量含铜材料沉积在道路上，最终流入水道，对河流及海洋生物构成威胁，美国等国家已经率先开始考虑禁止铜在摩擦材料中的使用；另一方面这类有机摩擦材料在高速和低温工况下表现出的摩擦系数会相对地降低不少，而摩擦系数的不稳定容易导致驾驶事故。


技术实现要素：

[0005]
本发明目的在于提供一种带有补强材料的无石棉有机摩擦材料，具有摩擦系数稳定、抗热衰减且在高速和低温工况下仍具有稳定的摩擦系数。
[0006]
本发明采用的技术解决方案是：
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无铜无石棉有机摩擦材料，由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～15份，非铜填料45～55份，酸碱调节材料3～5份，有机纤维5～10份，无机纤维8～13份，非铜金属纤维或非铜金属粉末6～15份，补强材料0.5～10份。
[0008]
优选地，该摩擦材料由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～15份，非铜填料49～52份，酸碱调节材料3～5份，有机纤维5～9份，无机纤维8～13份，非铜金属纤维或非铜金属粉末6～15份，补强材料0.5～10份。
[0009]
优选地，所述粘结材料为酚醛树脂或改性酚醛树脂。优选地，所述非铜填料由有机填料和无机填料组成，所述有机填料为丁腈橡胶、聚四氟乙烯和腰果壳油摩擦粉中的一种或多种组合，所述无机填料为云母、石墨、金属硫化物、碳酸钙、沉淀硫酸钡、氧化铝、氧化锆和硅酸锆中的一种或多种组合。
[0010]
优选地，所述酸碱调节材料为氢氧化钙、石膏粉、石灰、纯碱、消石灰中的一种或多种组合。所述无机纤维所述有机纤维为钛酸钾纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或多种组合。所述有机纤维为芳纶纤维、纤维素纤维和聚丙烯酸纤维的一种或多种组合。所述非铜金属纤维或非铜金属粉末为钛、铝、铁、锡、锌和镍中的一种或多种组合。
[0011]
所述补强材料为纳米硼纤维、玄武岩纤维、螺旋微碳纤维和石墨烯中的一种或多
种组合。
[0012]
本发明还提供一种无铜无石棉有机摩擦制品，包括基材、粘结层及由上述的有机摩擦材料制成的摩擦层。
[0013]
本发明的有益效果：本发明摩擦材料中不含铜，故而制动时产生的磨损粉中没有铜成分，可降低对环境的污染；本发明在原有的粘结材料、有机纤维、无机纤维基础上加入补强材料，保证摩擦材料的摩擦系数稳定，尤其是在低温和高速工况下的制动稳定性相对现有技术更佳，平稳舒适，同时抗热衰减，使用寿命长。
具体实施方式
[0014]
本发明提供一种无石棉有机摩擦制品，包括基材、粘结层及由无铜无石棉有机摩擦材料制成的摩擦层，无铜无石棉有机摩擦材料无铜无石棉有机摩擦材料，其特征在于，该摩擦材料由如下重量份数的组分构成：粘结材料10～15份，非铜填料45～55份，酸碱调节材料3～5份，有机纤维5～10份，无机纤维8～13份，非铜金属纤维或非铜金属粉末6～15份，补强材料0.5～10份。
[0015]
其中，所述粘结材料为酚醛树脂或改性酚醛树脂，而改性酚醛树脂优选为腰果壳油改性酚醛树脂或橡胶改性酚醛树脂。腰果壳油的主要成分为含有不饱和长链的酚化物，可部分替代酚醛树脂的原料苯酚，从而在纯酚醛树脂分子结构中引入长链，以改善纯酚醛树脂的硬脆性，可使摩擦材料制品硬度降低、冲击强度提高，制品柔顺性好、耐磨性好，并且与橡胶相容性好。橡胶改性酚醛树脂既具有酚醛树脂优良的力学性能、粘结性能、耐热性能和耐腐蚀性能，又具备橡胶的韧性，使摩擦材料制品的性能得到明显盖上。
[0016]
其中，所述非铜填料由有机填料和无机填料组成，有机填料为丁腈橡胶、聚四氟乙烯和腰果壳油摩擦粉中的一种或多种组合，无机填料为云母、石墨、金属硫化物、碳酸钙、沉淀硫酸钡、氧化铝、氧化锆和硅酸锆中的一种或多种组合。有机填料在摩擦材料中可起到降低了制品的硬度和模量，提高了制品的冲击韧性，改善摩擦系数的稳定性，减少制动噪音的作用。
[0017]
其中，酸碱调节材料为氢氧化钙、石膏粉、石灰、纯碱、消石灰中的一种或多种组合，所述非铜金属纤维或非铜金属粉末为钛、铝、铁、锡、锌和镍中的一种或多种组合。
[0018]
其中，有机纤维为钛酸钾纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或多种组合，陶瓷纤维主要采用普通硅酸铝纤维和多晶莫来石纤维，陶瓷纤维具有强度高、抗热冲击性好、耐化学腐蚀等特点，是一种理想的高温材料，并且气孔率高，气孔孔径和比表面积大；所述无机纤维为芳纶纤维、纤维素纤维和聚丙烯酸纤维的一种或多种组合。
[0019]
对于无铜无石棉有机摩擦材料，补强材料可选用石墨烯和螺旋微碳纤维，对于该类补强材料，本文提出以下几个具体实施例和对比例，具体分别参见表1。
[0020]
表1：本发明有机摩擦材料实施例1-7及对比例1、2具体配方
[0021][0022]
分别将表1中示出的每个配方，利用搅拌机将用于摩擦材料的各个组份混合10min，获得混合均匀的摩擦材料混合物，随后将摩擦材料混合物在160℃的温度下和16mpa的压力下加压5秒，然后排气5秒，循环5次，得到压制成型的产品，然后将压制成型的产品在190℃的温度下热处理2小时，最后将热处理后的产品喷涂保护漆，在160℃的温度下固化20min。
[0023]
接着分别按照jaso c406-2000轿车制动装置的台架试验方法进行第二效能、第三效能、第四效能和低温效能的制动效率测试，测试结果参见表2。
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表2：本发明有机摩擦材料实施例1-7及对比例1测试结果
[0025][0026]
根据测试结果可知，本发明实施例1-7分别在摩擦材料配方中加入适量的螺旋微碳纤维和石墨烯，借助螺旋微碳纤维的螺旋特殊结构以及多孔填料和粘结材料，能产生良好的界面效应，降低制品弹性模量和硬度，提高了制品的冲击韧性，能够保持摩擦材料稳定的摩擦系数，尤其是在高速和低温工况下仍具有稳定的摩擦系数，制动过程柔和，平稳舒适，又抗热衰减。
[0027]
对于无铜无石棉有机摩擦材料，补强材料也可选用纳米硼纤维或玄武岩纤维，对于该类补强材料，本文提出以下几个具体实施例和对比例，具体分别参见表3、5。
[0028]
分别将表3、5中示出的每个配方，利用搅拌机将用于摩擦材料的各个组份混合10min，获得混合均匀的摩擦材料混合物，随后将摩擦材料混合物在160℃的温度下和16mpa的压力下加压5秒，然后排气5秒，循环5次，得到压制成型的产品，然后将压制成型的产品在190℃的温度下热处理2小时，最后将热处理后的产品喷涂保护漆，在160℃的温度下固化20min。
[0029]
接着分别按照jaso c406-2000轿车制动装置的台架试验方法进行第二效能、第三效能、第四效能和低温效能的制动效率测试，测试结果参见表4、6。
[0030]
表3：本发明有机摩擦材料实施例8-14及对比例1、3具体配方
[0031][0032]
表4：本发明有机摩擦材料实施例8-14及对比例1、3测试结果
[0033]
[0034]
表5：本发明有机摩擦材料实施例15-21及对比例1、4具体配方
[0035][0036]
表6：本发明有机摩擦材料实施例15-21及对比例1、4测试结果
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[0038]
根据测试结果可知，本发明实施例8-14分别在摩擦材料配方中加入适量的纳米硼纤维，本发明实施例15-21分别在摩擦材料配方中加入适量的玄武岩纤维，均能够实现有机摩擦材料具有摩擦系数稳定、抗热衰减且在高速和低温工况下仍具有稳定的摩擦系数。
[0039]
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。