新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型超大粒径陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料，组成包括树脂基摩擦材料基体及陶瓷颗粒；树脂基摩擦材料基体的组成包括粘结剂、增强组分、摩擦改性剂和填料；陶瓷颗粒粒径为1.0～5.0mm。本发明专利技术还提供了上述新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料制备方法，将树脂基摩擦材料粉料的各组分按比例混合均匀后加入陶瓷颗粒，混匀，热压成型后，进行热处理，得到新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料。本发明专利技术所制得陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料具有很好可加工性，树脂基体与陶瓷颗粒界面结合十分良好，制成的汽车制动片成品具有优良的摩擦学性能：良好的抗热衰退性、稳定的摩擦系数、较低的磨耗以及对偶磨损等。

Novel ceramic particle composite resin base thermal resistance friction material and preparation method thereof

The present invention provides a new type of large size ceramic particle composite resin heat-resistant friction material, composed of resin based friction material matrix and ceramic particles; composition of resin based friction material substrate comprises a binder, reinforcing components, friction modifier and filler; ceramic particle size is 1 ~ 5.0mm. The invention also provides a novel composite resin based friction material thermal recession preparation method, each group of powder resin based friction material of mixing after adding ceramic particles, mixing, hot pressing, heat treatment, new ceramic particle composite resin based friction material thermal recession. The prepared ceramic particle composite resin based friction material has good machinability, with very good resin matrix and ceramic particle interface, made of brake products with excellent tribological properties, good thermal degradation resistance, stable friction coefficient, low wear and dual wear etc..

【技术实现步骤摘要】
新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料及其制备方法
本专利技术涉及抗热衰退摩擦材料及其制备方法，尤其涉及一种新型的超大粒径陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料及其制备方法。
技术介绍
车辆用制动片和离合器衬片起着传动、转向、减速和制动等作用，直接关系到行驶安全，所以越来越引起汽车厂商和摩擦材料行业的密切关注。树脂基摩擦材料是目前汽车零配件市场上应用最为广泛的摩擦材料，它以树脂作为粘结剂，将其它组分联结在一起而形成。但是由于摩擦材料在工作时会将大量的动能转化为热能，使得摩擦材料表面温度剧烈升高，这会导致此类摩擦材料中的树脂等有机组分发生降解，从而使得摩擦材料系数骤降，降低制动效率，即所谓的“热衰退”现象，给驾驶人带来安全隐患。因此，近年来国内外很多同行都在致力于解决树脂基摩擦材料高温“热衰退”的问题。陶瓷因其良好的热稳定性和较高的硬度，引起了许多行内人士的关注，例如TongZhang、MK.Abdul和VlastimilMatejka等人先后在《Wear》杂志上发表过相关论文，更有许多陶瓷摩擦材料的相关专利问世，其设计理念是把陶瓷组分定位成摩擦性能调节剂添加到树脂基摩擦材料中用以稳定高温阶段的摩擦系数。另外，他们的研究及专利技术所涉及的陶瓷组分都是属于纳米或者微米级别的微小颗粒。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超大粒径陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料及其制备方法，相比于前人之前的应用对象为小粒径(<200μm)陶瓷颗粒，我们颠覆了传统的设计理念，采用大粒径颗粒陶瓷与树脂基摩擦材料复合，形成了具有维持宏尺度陶瓷独立结构的复合摩擦材料。为了达到上述目的本专利技术提供了一种新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料，其组成包括树脂基摩擦材料基体及陶瓷颗粒；所述树脂基摩擦材料基体的组成及质量分数为：粘结剂5～40％、增强组分5～10％、摩擦改性剂10～30％和填料30～80％；所述粘结剂为酚醛树脂或者改性酚醛树脂中的一种或两种混合，所述增强组分为短切碳纤维、纳米碳管、玻璃纤维、芳纶纤维、钛酸钾纤维中的一种或几种的混合；所述填料优选矿石组分，最优情况下，选择重晶石、硅灰石中的一种或两种混合；所述摩擦改性剂主要功能是提高材料整体的导热性能、降低陶瓷颗粒对对偶的磨损、预防噪音，优选石墨、二硫化钼、蛭石、铝粉、铜粉中的一种或几种混合。蛭石可有效预防噪音，有噪音产生时，添加少量蛭石。所述陶瓷颗粒加入量与所述粘结剂的体积比为(1～10)：1；所述陶瓷颗粒的粒径为1.0～5.0mm；优选方式下，所述陶瓷颗粒可以为单一粒径或1.0～5.0mm范围内任意粒径混杂；所述陶瓷颗粒的形状为球形、方形、不规则状中的一类或几类混杂；所述陶瓷颗粒优选氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化锆陶瓷中一种或几种混合。本专利技术还提供了上述新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料的制备方法，将所述树脂基摩擦材料的各组分粉料按比例混合均匀后加入所述陶瓷颗粒，混匀；之后，将混匀的材料置入预先加热好的模具中进行热压成型；最后，对热压成型的坯料进行热处理；所述树脂基摩擦材料粉料的组成及质量分数为：粘结剂5～40％、增强组分5～10％、摩擦改性剂10～30％和填料30～80％；所述粘结剂为酚醛树脂或者改性酚醛树脂中的一种或两种混合，所述增强组分为短切碳纤维、纳米碳管、玻璃纤维、芳纶纤维、钛酸钾纤维中的一种或几种的混合；所述填料优选矿石组分，最优情况下，选择重晶石、硅灰石中的一种或两种混合；所述摩擦改性剂主要功能是提高材料整体的导热性能、降低陶瓷颗粒对对偶的磨损、预防噪音等，优选石墨、二硫化钼、蛭石、铝粉、铜粉中的一种或几种混合。所述陶瓷颗粒加入量与所述粘结剂的体积比为(1～10)：1；所述陶瓷颗粒的粒径为1.0～5.0mm；优选方式下，所述陶瓷颗粒可以为单一粒径或1.0～5.0mm范围内任意粒径混杂；所述陶瓷颗粒的形状为球形、方形、不规则状中的一类或几类混杂；所述陶瓷颗粒优选氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化锆陶瓷中一种或几种混合。优选方式下，所述陶瓷颗粒与所述树脂基摩擦材料粉料可以采用搅拌混料机混合，搅拌速度不宜过快，角速度小于等于60r/min，避免损伤陶瓷颗粒，所述混料机采用三维混料机、V型混料机或者自行设计的混料设备；也可以采用湿法混合，即向所述树脂基摩擦材料粉料中加入水或其他非极性溶剂制成浆料，然后再与陶瓷颗粒混合，混合均匀后烘干。优选方式下，所述热压成型的条件为：成型温度保持在150～180℃范围内；压力范围为15～50MPa；保压时间大于等于30min。优选方式下，所述热处理温度保持在150～180℃范围内，热处理时间大于等于6h。相比于现有技术，本专利技术具有如下优势：1、本专利技术所制得陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料具有很好可加工性，树脂基体与陶瓷颗粒界面结合十分良好。2、本专利技术所制得汽车制动片与普通树脂基摩擦材料相比，其摩擦系数更加稳定，尤其是在高温阶段具有良好的抗热衰退性；并且，其对于对偶的磨损也没有恶化，表现温和。3、相比于传统，本专利技术采用超大粒径陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料；陶瓷颗粒不再是仅仅被用作填料或者调节剂，以组份形式存在，而是以大颗粒的独立完整形态作为承载摩擦的主体，并与树脂基摩擦材料协同抵抗摩擦负荷；既能充分发挥自身耐高温和热稳定性好的优势，又能利用树脂基摩擦材料弥补自身的脆性缺陷。综上，由本专利技术所制成的汽车制动片成品具有优良的摩擦学性能：良好的抗热衰退性、稳定的摩擦系数、较低的磨耗以及对偶磨损等。附图说明图1为实施例2陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料的成品样本；图2为实施例1陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料扫描电子显微镜图；图3为实施例1陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料和国内某知名品牌一款同等成本普通树脂基摩擦材料摩擦性能的对比结果。具体实施方式下面结合具体案例对本专利技术进行详细说明。实施例1选用腰果壳油改性酚醛树脂作为粘结剂，其质量分数为35％；选用芳纶纤维和玻璃纤维混杂作为增强组分，两者的质量分数分别为5％和5％；以重晶石作为空间填料以降低生产成本，其质量分数为40％；添加5％的铝粉用以增加材料整体的导热系数；添加5％的石墨以降低陶瓷颗粒对于对偶的磨损；添加5％的蛭石用以降低材料在摩擦过程中可能会产生的噪音。然后将上述组分置于高速混料机中进行混合，混合时间3min，形成混合均匀的树脂基摩擦材料粉料。选用不规则氧化硅陶瓷颗粒作为增强陶瓷，先对陶瓷颗粒过筛，选取1-1.5mm之间的颗粒，陶瓷颗粒用量与树脂用量有关，每70g树脂基摩擦材料粉料加入60g陶瓷颗粒(陶瓷颗粒与粘结剂体积比为6:1)。之后，将树脂基摩擦材料粉料和陶瓷颗粒的混合料置于三维搅拌机中搅拌，搅拌速度为30r/min，搅拌时间3min。将上述混合料置于预先加热好的模具中进行热压成型，温度维持在160℃，压力为20MPa，保压1h。最后，将胚料取出进行热处理，温度为165℃，时间为24h。其摩擦磨损性能如下表所示，摩擦系数随温度的变化波动很小，在高温阶段没有出现热衰退现象；其本身的耐磨损性能非常好，在整个测试过程中磨损量极低；对偶的磨损量处于正常水平。图2为实施例1陶瓷颗粒复合树脂基摩擦材料在扫描电子显微镜视场中的微观形貌，由图可知，树脂基体和陶瓷颗粒界面结合完美。实施例1实施例2选用丁腈橡胶改性酚醛树脂作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料，其特征在于，组成包括树脂基摩擦材料基体及陶瓷颗粒；所述树脂基摩擦材料基体的组成及质量分数为：粘结剂5～40％、增强组分5～10％、摩擦改性剂10～30％和填料30～80％；所述粘结剂为酚醛树脂或者改性酚醛树脂中的一种或两种混合，所述增强组分为短切碳纤维、纳米碳管、玻璃纤维、芳纶纤维、钛酸钾纤维中的一种或几种的混合；所述陶瓷颗粒加入量与所述粘结剂的体积比为(1～10)：1；所述陶瓷颗粒的粒径为1.0～5.0mm。

【技术特征摘要】
1.一种新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料，其特征在于，组成包括树脂基摩擦材料基体及陶瓷颗粒；所述树脂基摩擦材料基体的组成及质量分数为：粘结剂5～40％、增强组分5～10％、摩擦改性剂10～30％和填料30～80％；所述粘结剂为酚醛树脂或者改性酚醛树脂中的一种或两种混合，所述增强组分为短切碳纤维、纳米碳管、玻璃纤维、芳纶纤维、钛酸钾纤维中的一种或几种的混合；所述陶瓷颗粒加入量与所述粘结剂的体积比为(1～10)：1；所述陶瓷颗粒的粒径为1.0～5.0mm。2.根据权利要求1所述新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料，其特征在于，所述填料为重晶石、硅灰石中的一种或两种混合；所述摩擦改性剂为石墨、二硫化钼、蛭石、铝粉、铜粉中的一种或几种混合；所述陶瓷颗粒为单一粒径或1.0～5.0mm范围内任意粒径混杂；所述陶瓷颗粒的形状为球形、方形、不规则状中的一类或几类混杂；所述陶瓷颗粒为氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化锆陶瓷中一种或几种混合。3.一种权利要求1所述新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料的制备方法，其特征在于，将所述树脂基摩擦材料的各组分粉料按比例混合均匀后加入所述陶瓷颗粒，混匀；之后，将混匀的材料置入预先加热好的模具中进行热压成型；最后，对热压成型的坯料进行热处理，得到新型陶瓷颗粒复合树脂基抗热衰退摩擦材料；所述树脂基摩擦材料粉料的组成及质量分数为：粘结剂5～40％、增强组分5～10％、摩擦改性剂10～30％和填料30～80％；所述粘结剂为酚醛树脂或者改性酚醛树脂中的一种或两种混合，所述增强组分为短切碳纤维、纳米碳管、玻璃纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文龙，孙胃涛，付雪松，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21