一种摩擦材料及由其制备形成的碳陶刹车片及其制备方法技术

本发明专利技术属于制动材料技术领域，具体涉及一种摩擦材料及由其制备形成的碳陶刹车片及其制备方法。摩擦材料以重量份数计包括：碳陶纤维8‑16份，钢纤维1‑6份，矿物纤维3‑12份，丁腈橡胶改性酚醛树脂8‑16份，粉末丁腈橡胶5‑11份，石油焦炭4‑11份，硫酸钡9‑22份，聚丙烯腈纤维1‑5份，重质氧化镁6‑16份，高岭土4‑12份和二氧化硅2‑8份，将上述各原料混合形成混合料，放于模具中压制固化得到毛坯，其加热固化得到碳陶刹车片。该刹车片具有磨损厚度小、使用寿命长的优点，而且摩擦材料的耐受温度高，避免了频繁刹车时刹车片温度高致使刹车失灵的问题，确保了行车的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦材料及由其制备形成的碳陶刹车片及其制备方法
本专利技术属于刹车材料
，具体涉及一种摩擦材料及由其制备形成的碳陶刹车片及其制备方法。
技术介绍
在现代社会，汽车、新能源车等毫无疑问是人类在陆地运输无可替代的现代化工具，在社会中发挥着举足轻重的作用，随着社会的发展，人类对车辆的要求也越来越高，如低能耗、轻量化、安全可靠、乘坐舒适等。而刹车片作为制动系统的A类关键零部件，其性能的好坏直接关系到汽车运行的安全性和可靠性，刹车片一般由钢背、及粘结于钢背上的摩擦材料构成，刹车时刹车片被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦材料会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片，其品质越低，磨损也越快，另外，摩擦过程中会产生大量的热，尤其是在地势陡峭的山区，频繁的刹车次数使得刹车片的温度上升，其摩擦材料的耐受温度也直接影响了刹车的效果。因此，在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，刹车效果的优略刹车片起决定性作用，为此，人们一直致力提高刹车片中摩擦材料的各项性能，从而提供优质的刹车片。摩擦材料是一种高分子的复合材料，一般包括高分子粘结剂、增强纤维和填料。随着汽车行业的不断发展，对摩擦材料的要求也日益严苛，最初的石棉基摩擦材料由于其热衰退性大、刹车过程中产生的石棉纤维对人体有害而逐渐被无石棉摩擦材料取代，作为石棉的替代成分金属铜，为传统摩擦材料中的关键成分，其有利于降低刹车片和刹车盘的磨损，实现在不同温度下的摩擦系数稳定，因此被广泛使用。无石棉摩擦材料中NAO摩擦材料和低钢配方中铜的含量占摩擦材料的5％～20％。然而随着人们对环境保护意识的增强，鉴于铜对环境造成的不利影响，摩擦材料中铜的含量被限制，美国一些州近年来已颁布立法，强制要求在刹车片中减少或停用铜。因此研发无铜含量的刹车片、无重金属含量的刹车片已成为汽车行业的发展趋势。例如，中国专利CN105524316A公开了一种无重金属摩擦材料及其刹车片，其材料包括钢纤维20-30份、矿物纤维5-15份、改性酚醛树脂5-15份、丁腈橡胶10-15份、丁苯橡胶10-15份、石墨2-3份、二硫化钼3-4份、硫酸钡5-8份、芳纶1-5份、重质碳酸钙1-5份、重质氧化镁3-5份、白刚玉1-3份和碳化硅3-4份，该摩擦材料中不包括重金属，且铜含量低，降低了污染，满足用于刹车片的摩擦材料的使用标准，但其仍然存在摩擦系数不稳定，且磨损严重的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中刹车片使用中磨擦材料磨损大，刹车片寿命短的缺陷，从而提供一种磨损量小、使用寿命长的摩擦材料，以及由其制备形成的碳陶刹车片及该刹车片的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种摩擦材料，以重量份数计，包括如下原料：碳陶纤维8-16份、钢纤维1-6份、矿物纤维3-12份、丁腈橡胶改性酚醛树脂8-16份、粉末丁腈橡胶5-11份、石油焦炭4-11份、硫酸钡9-22份、聚丙烯腈纤维1-5份、重质氧化镁6-16份、高岭土4-12份、二氧化硅2-8份。以重量份数计，包括如下原料：碳陶纤维10-15份、钢纤维1-5份、矿物纤维5-10份、丁腈橡胶改性酚醛树脂10-15份、粉末丁腈橡胶5-10份、石油焦炭6-10份、硫酸钡10-20份、聚丙烯腈纤维1-3份、重质氧化镁10-15份、高岭土5-10份、二氧化硅3-6份。以重量份数计，包括如下原料：碳陶纤维12份、钢纤维8份、矿物纤维6份、丁腈橡胶改性酚醛树脂12份、粉末丁腈橡胶5份、石油焦炭8份、硫酸钡17份、聚丙烯腈纤维2份、重质氧化镁12份、高岭土12份、二氧化硅6份。一种碳陶刹车片，包括如上所述的摩擦材料。上述碳陶刹车片的制备方法包括如下步骤：(1)将碳陶纤维、钢纤维、矿物纤维、丁腈橡胶改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石油焦炭、硫酸钡、聚丙烯腈纤维、重质氧化镁、高岭土、二氧化硅按比例混合形成混合料；(2)依次将钢背、所述混合料置于模具中进行压制，得到毛坯；(3)将所述毛坯加热固化制得刹车片半成品；(4)将所述刹车片半成品进行机加工成型；(5)将机加工成型的刹车片半成品安装消音片、卡簧和报警器，最终制得刹车片成品。步骤(1)中混合时间为30-40min。步骤(2)中压制压力为10-15MPa，压制时间为150-220s。步骤(3)中加热温度为180-210℃，固化时间为5-10h。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的摩擦材料，包括碳陶纤维、钢纤维、矿物纤维、丁腈橡胶改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、石油焦炭、硫酸钡、聚丙烯腈纤维、重质氧化镁份、高岭土和二氧化硅，摩擦材料中加入的碳陶纤维具有使用温度高、磨损小、高压和高温稳定等优点，采用的聚丙烯腈纤维具有较轻的密度与较好的韧性等特点，它们与石油焦炭、高岭土和二氧化硅等成分协同配合，使得摩擦材料的洛氏硬度达到80-90HRR，且材料耐磨损，经测试左刹车片厚度磨损为0.200mm，右刹车片厚度磨损为0.212mm，与现有的刹车片的厚度磨损相比，具有磨损厚度小的特点，进而有利于延长刹车片的使用寿命；进一步的，上述成分相互配合使得材料的耐受温度达到600℃，从而防止了因频繁踩踏刹车使刹车片温度高造成刹车失灵的问题，确保的了行车的安全性；经测试本申请摩擦材料的名义摩擦系数与最小摩擦系数差值较小，且不同条件测试下的摩擦系数数值浮动较小，表明摩擦系数稳定，能够实现不同状态下的刹车制动，提高了行车的安全性；将制得的刹车片上的摩擦材料从与钢背之间进行剪切试验，钢背上摩擦材料的覆盖率达96％，且剪切强度高达4.9MPa，其表明摩擦材料和钢背有很好的粘结性，摩擦材料能够和钢背紧密结合，不易从钢背上脱落，确保了刹车片的制动性能。2.本专利技术提供的摩擦材料，摩擦材料中不包含重金属，解决了刹车片在制动过程中高温时因基体金属的转移、聚集，造成刹车副磨损严重的问题，延长了使用寿命。3.本专利技术提供的摩擦材料，摩擦材料中不含铜，降低了污染，符合环保与轻量化的要求。4.本专利技术提供的摩擦材料，采用的重质氧化镁、石油焦炭、粉末丁腈橡胶和丁腈橡胶改性酚醛树脂既可以调节摩擦系数又可以改善产品硬度，和其它组分的配合使制得的刹车片具有合适的硬度和稳定的摩擦系数。5.本专利技术提供的摩擦材料，碳陶纤维含量较高，钢纤维含量少，使得制动过程中产生的噪音小，振动低，产生粉尘少，而且使得由此摩擦材料制得的刹车片遇水不易产生锈，有更好的防腐效果，不影响汽车美观。6.本专利技术提供的碳陶刹车片，已通过多项OEM规范测试和验证，其结果表明，该碳陶刹车片与行车制动器、驻车制动器、电动汽车系统均配合良好。具体实施方式下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例提供了一种摩擦材料，以重量份数计(1重量份为200g)，包括如下原料：碳陶纤维13份、钢纤维2份、矿物纤维5份、丁腈橡胶改性酚醛树脂15份、粉末丁腈橡胶9份、石油焦炭10份、硫酸钡10份、聚丙烯腈纤维5份、重质氧化镁14份、高岭土12份、二氧化硅6份。按照上述配比将各组分混合30min得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦材料，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料：碳陶纤维8‑16份、钢纤维1‑6份、矿物纤维3‑12份、丁腈橡胶改性酚醛树脂8‑16份、粉末丁腈橡胶5‑11份、石油焦炭4‑11份、硫酸钡9‑22份、聚丙烯腈纤维1‑5份、重质氧化镁6‑16份、高岭土4‑12份、二氧化硅2‑8份。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦材料，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料：碳陶纤维8-16份、钢纤维1-6份、矿物纤维3-12份、丁腈橡胶改性酚醛树脂8-16份、粉末丁腈橡胶5-11份、石油焦炭4-11份、硫酸钡9-22份、聚丙烯腈纤维1-5份、重质氧化镁6-16份、高岭土4-12份、二氧化硅2-8份。2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料：碳陶纤维10-15份、钢纤维1-5份、矿物纤维5-10份、丁腈橡胶改性酚醛树脂10-15份、粉末丁腈橡胶5-10份、石油焦炭6-10份、硫酸钡10-20份、聚丙烯腈纤维1-3份、重质氧化镁10-15份、高岭土5-10份、二氧化硅3-6份。3.根据权利要求2所述的摩擦材料，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料：碳陶纤维12份、钢纤维8份、矿物纤维6份、丁腈橡胶改性酚醛树脂12份、粉末丁腈橡胶5份、石油焦炭8份、硫酸钡17份、聚丙烯腈纤维2份、重质氧化镁12份、高岭土...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佩芳，释加才让，解小花，党一纵，范叶明，崔新亮，
申请(专利权)人：北京天宜上佳新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11