一种蕉麻纤维增强环保型刹车片及其制备方法技术

一种蕉麻纤维增强环保型刹车片，其主要组分包括：蕉麻纤维，聚四氟乙烯纤维，FKF复合矿物纤维，甲基二异氰酸酯，硅烷偶联剂，稀土MoSi2_Mo5Si3复合材料，软性泡沫铁粉，鳞片铝粉，硫化铜粉末，电熔氧化镁，超细硅石粉，四针状氧化锌晶须。本发明专利技术天然蕉麻纤维作为增强材料，在最优工艺条件下所制备的环保型轿车刹车片，其成型工艺简单、原料来源广、成本低，具有稳定的摩擦系数、舒适的刹车制动效果和刹车平顺性，噪音小、舒适性好、对环境友好等优点，是理想的环保型摩擦材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车制动用刹车片
，具体涉及一种蕉麻纤维增强环保型刹车片及其制备方法。
技术介绍
在汽车工业快速发展的今天，车辆的安全、环保尤为重要，对汽车刹车片的新要求不断提高。汽车刹车片在工作时通过承受外来压力，产生摩擦，使车辆达到减速的目的。因此，刹车片的材料的耐磨和耐热性能十分重要。我国刹车片的研究比国外起步晚，与世界发达国家还有较大差距。天然纤维源于植物纤维，无环境污染，是绿色环保材料。同有机纤维相比，天然纤维具有无可比拟的优势：来源广泛，无毒无害，有利于保护环境。可见，开发可完全生物降解的天然纤维刹车片不仅可以拓宽复合材料的应用范围，还有可能缓解困扰人类发展的环境问题。利用这些天然生物纤维制备成结构仿生纤维用来增强刹车片既满足力学性能，又能顺应环境友好及可持续发展要求。刹车片属于复合材料，其性能直接受其组分的性能、含量、配比、几何尺寸等因素影响。特别是增强纤维，粘结剂等主要成分与摩擦材料的性能关系最为密切。从使用棉线作为增强纤维的第一片制动摩擦片诞生，到石棉制动摩擦片、半金属摩擦材料，再到NAO摩擦材料，高性能的碳纤维增强摩擦材料，都是伴随着新型增强材料的研发和应用。而优质刹车片研制的重点是使增强纤维充分发挥增强骨架作用，减少刹车片加工及使用过程中的裂缝、龟裂现象。蕉麻又名马尼拉麻，是一种热带纤维作物。蕉麻纤维细长、质轻，非常坚韧，强度达127公斤力/克，为硬质纤维麻类中强度最大者，断裂伸长率约2～4%，麻束长度达150～250厘米，纤维比重1.45，单细胞由胶质聚合成束状。蕉麻纤维约含纤维素63.2%，半纤维素约19.6%,木质素约5.1%，果胶0.5%，水溶物1.4%，脂蜡质0.2%，含水率10%。细胞中腔较大，胞壁较厚，横断面呈多角形，单细胞长约3～12毫米，宽约16～32微米。蕉麻纤维耐水性很强，强度高，适宜制作船舶绳索、矿用绳缆，还可编织席子和地毯及优质麻织衣料。蕉麻纤维具有纤维刚性大、断裂强度高、断裂伸长小、初始模量大等特点。以蕉麻纤维作为增强纤维制备摩擦材料，可以有效提高刹车片的韧性，延长刹车盘的使用寿命，不产生或少产生有害的摩擦粉尘，符合现代环保要求，代表目前摩擦材料的发展方向。此外，我国十二五规划将开发利用再生生物质资源放到国家发展战略的优先地位，开发利用蕉麻纤维可以充分利用天然绿色资源、发展生物质产业，符合当前国家政策。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是针对现有半金属刹车片的缺点而提供的一种使用寿命长、安全性、稳定性好，摩擦性能稳定，刹车制动好，磨损小，具有高性能的蕉麻纤维增强环保型高性能轿车用刹车片。本专利技术的第二个目的是提供一种金属含量低，具有较高的气孔率，能降低制动噪音和振动，对粉体材料有较强的吸附性，具有良好的热稳定性能以及其工作稳定性的蕉麻纤维增强环保型刹车片的制备方法。本专利技术的实现方法如下：为实现本专利技术的第一个目的，蕉麻纤维增强环保型刹车片的主要组分如下：蕉麻纤维，聚四氟乙烯纤维，FKF复合矿物纤维，甲基二异氰酸酯，硅烷偶联剂，稀土MoSi2_Mo5Si3复合材料，软性泡沫铁粉，鳞片铝粉，硫化铜粉末，电熔氧化镁，超细硅石粉，四针状氧化锌晶须。为实现本专利技术的第二个目的，本专利技术提供的蕉麻纤维增强环保型刹车片的制备工艺，具体工艺设备及生产方案如下：工艺设备：刹车片配方研究专用热压机，型号JFY50，吉林大学机电设备研究所制造；自制混料机，型号CM100，南通奥普机械工程有限公司生产，每次可混料约1kg；恒温干燥箱，型号DHG一9070A，上海齐新科学有限公司生产。工艺流程：配料→计量→混料→热压→热处理→表面高温处理→质检→包装→入库。生产方案：用正交实验研究热压法制备蕉麻纤维增强环保型刹车片的最佳工艺参数，压制温度、压制时间和压制压力对刹车片性能影响最大。1.配料、混料，按照配方的比例将物料在自动配料系统中进行配料，选用摩擦材料全自动配料计算机控制系统，该系统能自动实现加料，计量，排料，混料；2.热压，本专利技术采用的是一次成型工艺，在180-220℃温度下热压成型，压力55-60MPa，热压时间为15~20分钟；3.热处理，为使刹车片材质能更加稳定、耐热性更高，将热压好的刹车片送到保温炉中进行热处理，炉温保持在220℃以上，保温时间4-6h，然后随炉温冷却，得到试件；4.磨削处理，热处理后的刹车片，其表面还是有需多毛边，采用磨削设备将热处理后的刹车片进行磨削处理，磨削设备的转速为30~40转/分，使其表面平整。所述的增强纤维包含蕉麻纤维、FKF复合矿物纤维、聚四氟乙烯纤维。本专利技术采用的天然增强纤维是蕉麻纤维，具有纤维刚性大、断裂强度高、断裂伸长小、初始模量大等特点。以蕉麻纤维作为增强纤维制备摩擦材料，可以有效提高刹车片的韧性，延长刹车盘的使用寿命，不产生或少产生有害的摩擦粉尘，无任何毒性，既不影响人体健康，也不污染环境，符合现代环保要求。经过正交试验分析表明：质量分数为8%的蕉麻纤维增强的轿车刹车片具有较好的机械性能。本专利技术采用的有机纤维是聚四氟乙烯纤维，聚四氟乙烯相对分子质量较大，断裂强度高，耐高温，使用工作温度达350℃。聚四氟乙烯纤维加入可提高材料的摩擦稳定性，降低磨损量，改善摩擦材料存在着易伤对偶、热衰退率和硬度等缺点。由于聚四氟乙烯纤维化学性能稳定，难以粘结，使用前需要采用钠-萘络合物进行化学处理，引入了羟基、羰基和不饱和键等极性基团，提高粘接强度。本专利技术中加入8%的聚四氟乙烯纤维作为增强材料。本专利技术中采用的无机增强纤维是FKF复合矿物纤维，FKF复合矿物纤维包含多种矿物纤维，主体纤维为耐高温非金属矿物经1000℃以上高温融熔、离心或喷丝而成，再辅以少量其他增强成份混合制成的新型纤维品种。其纤维长度约为20mm，主要的化学成分有：SiO2，40～43%；AL2 O3，16～18%；CaO，18～22%；MgO，5～7%；Fe2 O3，3～5% 。本专利技术中加入12%的FKF复合矿物纤维作为增强材料。本专利技术专利中使用的粘合剂是二甲基异氰酸酯。二甲基异氰酸酯粘合剂可以将增强纤维和各种填料很好地加以粘合，生产出的摩擦材料不但各项理化性能指标优良而且用胶量大大降低，不污染环境，同时制动块的摩擦系数稳定，抗热衰退性强，耐磨性能也得到了改善。本专利技术中加入12 %的异氰酸酯作为粘合剂。本专利技术采用有机硅烷偶联剂预先对晶须进行处理，或者直接将偶联剂加入到混料体系中，改善界面状态，使晶须与材料形成牢固的界面粘合。本专利技术专利中使用的摩擦性能调节剂为稀土MoSi2_Mo5Si3复合材料、软性泡沫铁粉，鳞片铝粉，硫化铜粉末。稀土MoSi2_Mo5Si3复合材料在高温下强度高，抗蠕变性高，在刹车片中加入适量的稀土材料可以改善刹车片的摩擦性能、机械性能、物理性能和降低噪音，能有效的提高摩擦系数的稳定性，增强摩擦材料的抗热衰退性，可以减少对对偶的磨损，同时提高刹车片的安全性和舒适性。软性泡沫铁粉是在1500℃以上的高温炉里加入发泡剂，使铁粉变成疏松多孔物体，用于刹车片中可调节摩擦性能，使摩擦系数稳定，相对于还愿铁粉它的比重较轻，它的多孔结构有利于减少刹车片制品在使用中的制动噪音。鳞片铝粉采用纯度高的熟铝为原料加工而成，用于各类刹车片中起到稳定摩擦系数和降低磨损的作用。在摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蕉麻纤维增强环保型刹车片，其特征在于：其配方中各组分的质量比例为蕉麻纤维8%，聚四氟乙烯纤维8%，FKF复合矿物原纤12%，甲基二异氰酸酯12%，硅烷偶联剂3.5%，稀土MoSi2_Mo5Si3复合材料1.5%，软性泡沫铁粉4%，鳞片铝粉2.5%，硫化铜粉末2.5%，电熔氧化镁8%，超细硅石粉22%，四针状氧化锌晶须16%。

【技术特征摘要】
1.一种蕉麻纤维增强环保型刹车片，其特征在于：其配方中各组分的质量比例为蕉麻纤维8%，聚四氟乙烯纤维8%，FKF复合矿物原纤12%，甲基二异氰酸酯12%，硅烷偶联剂3...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜宜宽，
申请(专利权)人：姜宜宽，
类型：发明
国别省市：山东;37