一种矿物纤维碳纤维汽车刹车片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种矿物纤维碳纤维刹车片，其原料按重量百分比计，包括如下组分：碳纤维：3-25wt%；海泡石：10-50wt%；硅灰石：1-15wt%；酚醛树脂：10-30wt%；填料：5-50wt%。本发明专利技术还进一步提供该矿物纤维碳纤维刹车片的制备方法。本发明专利技术提供的一种矿物纤维碳纤维刹车片，高温高速制动性能、制动舒适性、耐高温高压性能和耐冲击性能优异，具有极低的磨损率，不仅可以极大限度的延长产品的使用寿命，还可以减少资源消耗，降低对环境的影响。本发明专利技术中选用的原料常见、易得，能够有效降低生产成本，对提高我国丰富的矿藏资源的附加价值也具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车制动系统
，具体涉及一种矿物纤维碳纤维刹车片及其制备方法。
技术介绍
刹车片作为整个制动系统中重要的环节之一，它的性能会直接影响到整个制动系统的可靠性。在制动过程中，刹车片与刹车盘(或刹车鼓)相互摩擦形成了摩擦对偶，产生制动力矩，并将汽车的动能转化成热能，制动时刹车片和刹车盘的温度会上升到300-400℃。可见，制动刹车片和刹车盘(或刹车鼓)是车辆中承受压力最大的元件之一，它们长期受到高温，机械和化学的极度重负。因此，对于刹车片的基本质量要求是：耐磨损，摩擦系数大，优良的隔热性能，稳定的化学性质。目前，按制造材料不同，刹车片可分为石棉片，半金属片，无石棉有机物片三种。其中，(1)石棉型：由于石棉纤维具有高强度和耐高温的特点，因此满足刹车片以及离合器盘的要求，同时具有纤维的抗张能力和高级金属材质的硬度和耐磨性；但是石棉纤维可能会导致肺癌，不符合现代环保要求，石棉导热能力差，反复制动后热量在刹车片中积累，导致刹车片性能的衰退。(2)半金属型：主要采用粗糙的钢丝绒作为加固纤维和重要摩擦系数大的混合物，主要优点在于能适应在较高温度下正常工作；但是噪声太大，而且对刹车盘的磨损率较大。(3)无石棉有机物型：主要是用玻璃纤维、芳香族聚酯纤维和其他纤维作为加固材料，其性能主要取决于纤维的类型及其它混合物，优点是无落灰污染、噪音小的特点，缺点是耐磨性和抗热能力不强。因此，寻找一种新型材料制造的刹车片已成为当务之急，非常值得深入探讨和研究。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种矿物纤维碳纤维刹车片及其制备方法，通过使用多种纤维材料混合，发挥混杂效应，利用不同纤维各自的优点，制备出性能优良的复合刹车片材料，能够使制备出的刹车片很好地吸收高速刹车所产生的热量，降低刹车片的热传导，提高高温高速制动性能和制动舒适性，耐高温高压性能和耐冲击性能优异。为实现上述目的，本专利技术提供一种矿物纤维碳纤维刹车片，其原料按重量百分比计，包括如下组分：碳纤维：3-25wt％；海泡石：10-50wt％；硅灰石：1-15wt％；酚醛树脂：10-30wt％；填料：5-50wt％。较佳的，一种矿物纤维碳纤维刹车片，其原料按重量百分比计，包括如下组分：碳纤维：6-18wt％；海泡石：20-40wt％；硅灰石：3-12wt％；酚醛树脂：15-20wt％；填料：10-40wt％。进一步的，所述碳纤维选自PAN基碳纤维、沥青碳纤维中的一种。具体来说，所述碳纤维是一种含碳量在90％以上的具有乱层石墨结构的碳素材料，不仅具有碳素材料的耐磨自润滑性，又具有金属材料的导热导电性和陶瓷材料的耐热耐腐蚀性。由于碳纤维具有环保、耐磨等特点，可以被运用于制造高级刹车片。其中，PAN基碳纤维具有比强度高、比模量高、质轻、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损、耐热及热膨胀系数较适宜等优点。而沥青碳纤维，具有摩擦磨损性能良好，特别是自润滑性好、粘结效果好。所述PAN基碳纤维和沥青碳纤维均为常规商品。进一步的，所述海泡石为海泡石纤维。优选的，所述海泡石纤维的长径比大于50(L:D>50)。具体来说，所述海泡石是一种富镁纤维状硅酸盐粘土矿物，具有良好的耐高温性能，以海泡石为重要成分的海泡石纤维，用于摩擦材料中，可以降低材料的硬度、改善柔软性、使制动平稳性增强、延长使用寿命。进一步的，所述硅灰石为针状硅灰石。优选的，所述针状硅灰石的长径比大于12(L:D>12)。具体来说，所述针状硅灰石的单相摩擦性能和抗热衰退性能好于石棉，但其耐磨性低于石棉材料，可以提高试样的抗拉强度、硬度。进一步的，所述酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。具体来说，腰果壳油既有酚类化合物的特征，也有脂肪族化合物的柔性，其改性酚醛树脂的耐热性和韧性均有明显改善。所述腰果油改性酚醛树脂用于摩擦材料，其制品摩擦性能优良，摩擦过程中表面形成的碳化膜柔软且有韧性不易脱落，使摩擦表面的组成和发热状态均匀，保证摩擦系数稳定。进一步的，所述填料，包括碳酸钙、高岭土、铁黑、氧化铝、铜粉、石墨颗粒、摩擦粉、二硫化钼。具体的，所述填料，以重量百分比计，包括如下组分：碳酸钙：5-40wt％；高岭土：5-30wt％；铁黑：3-30wt％；氧化铝：2-20wt％；铜粉：0.5-10wt％；石墨颗粒：5-30wt％；摩擦粉：0.5-10wt％；二硫化钼：5-30wt％。优选的，所述填料，以重量百分比计，包括如下组分：碳酸钙：12-35wt％；高岭土：10-21wt％；铁黑：5-20wt％；氧化铝：5-15wt％；铜粉：1-5wt％；石墨颗粒：10-25wt％；摩擦粉：1-5wt％；二硫化钼：10-21wt％。更优的，所述填料中各组分均为从市场上采购的常规产品。采用这些组分能改进刹车片的摩擦性能。更优的，所述碳酸钙的细度为20-150目。更优的，所述高岭土的细度为100-200目。更优的，所述铁黑的细度为100-200目。更优的，所述氧化铝的细度为200-300目。更优的，所述铜粉的细度为200-300目。更优的，所述石墨颗粒的细度为20-100目。更优的，所述摩擦粉的细度为20-50目。更优的，所述二硫化钼的细度为200-300目。本专利技术的一种矿物纤维碳纤维刹车片的制备方法，采用热压成型工艺制备，包括以下步骤：1)将填料中各组分按重量百分比计量后，放入搅拌机内搅拌，充分混合，配成填料；较佳的，所述填料的混合时间为20-40min。较佳的，所述搅拌机为高速搅拌机。进一步的，所述高速搅拌机的转速为1500-3500rpm/min。2)将碳纤维剪成短切纤维；较佳的，所述短切纤维的长度为1-5mm。较佳的，所述将碳纤维剪成短切纤维使用的工具为碳纤维短切机。3)将步骤1)中填料、步骤2)中碳纤维与原料中其它组分按重量百分比计量后，放入搅拌机内搅拌，充分混合，配成原料粉末；较佳的，所述原料的混合时间为20-40min。较佳的，所述搅拌机为高速搅拌机。进一步的，所述高速搅拌机的转速为1500-3000rpm/min。4)称取步骤3)中原料粉末加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，保压冷却，脱模后再进行热处理、打磨、喷涂，即得矿物纤维碳纤维刹车片成品。较佳的，所述模具为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿物纤维碳纤维刹车片，其原料按重量百分比计，包括如下组分：碳纤维：3‑25wt％；海泡石：10‑50wt％；硅灰石：1‑15wt％；酚醛树脂：10‑30wt％；填料：5‑50wt％。

【技术特征摘要】
1.一种矿物纤维碳纤维刹车片，其原料按重量百分比计，包括如下组分：
碳纤维：3-25wt％；
海泡石：10-50wt％；
硅灰石：1-15wt％；
酚醛树脂：10-30wt％；
填料：5-50wt％。
2.根据权利要求1所述的一种矿物纤维碳纤维刹车片，其特征在于，所述碳纤维选自PAN
基碳纤维、沥青碳纤维中的一种；所述海泡石为海泡石纤维；所述硅灰石为针状硅灰石；
所述酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的一种矿物纤维碳纤维刹车片，其特征在于，所述填料，以重量百分
比计，包括如下组分：
碳酸钙：5-40wt％；
高岭土：5-30wt％；
铁黑：3-30wt％；
氧化铝：2-20wt％；
铜粉：0.5-10wt％；
石墨颗粒：5-30wt％；
摩擦粉：0.5-10wt％；
二硫化钼：5-30wt％。
4.根据权利要求3所述的一种矿物纤维碳纤维刹车片，其特征在于，所述碳酸钙的细度为
20-150目；所述高岭土的细度为100-200目；所述铁黑的细度为100-200目；所述氧化铝
的细度为200-300目；所述铜粉的细度为200-300目；所述石墨颗粒的细度为20-100目；
所述摩擦粉的细度为20-50目；所述二硫化钼的细度为200-300目。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种矿物纤维碳纤维刹车片的制备方法，采用热压成型工艺
制备，包括以下步骤：
1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜如尧，蔡斌，何美凤，张鸿羽，徐伟，
申请(专利权)人：杭州科铂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33