一种低树脂基摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低树脂基摩擦材料及其制备方法，属于摩擦材料技术领域。本发明专利技术的低树脂基摩擦材料包括：按重量百分比计，PVB树脂6～9％、丁腈胶粉1～2％、混杂纤维14～28％、铬铁矿粉6～14％、腰果壳油摩擦粉6～12％、鳞片石墨6～12％、硫化锑6～10％、蛭石2～12％和硫酸钡10～50％。本发明专利技术以PVB树脂辅以丁腈胶粉共混作为粘结剂，铜纤维和PAN基碳纤维混杂作为增强纤维，同时辅以增摩减磨填料和空间填料制备得到。其摩擦材料使用的树脂含量低，生产成本低，对环境污染小；并且摩擦材料的抗热衰退性和耐磨性好、摩擦系数稳定。

A Low Resin-based Friction Material and Its Preparation Method

The invention discloses a low resin based friction material and a preparation method, belonging to the technical field of friction materials. The low resin-based friction materials of the invention include: PVB resin 6-9%, nitrile rubber powder 1-2%, hybrid fiber 14-28%, chromite powder 6-14%, cashew nut shell oil friction powder 6-12%, flake graphite 6-12%, antimony sulfide 6-10%, vermiculite 2-12% and barium sulfate 10-50% by weight percentage. The invention is prepared by blending PVB resin with nitrile butadiene rubber powder as binder, mixing copper fiber and PAN-based carbon fiber as reinforcing fiber, and adding friction-increasing and wear-reducing filler and space filler. The friction material has the advantages of low resin content, low production cost and little environmental pollution, as well as good heat recession resistance, wear resistance and stable friction coefficient.

【技术实现步骤摘要】
一种低树脂基摩擦材料及其制备方法
本专利技术涉及摩擦材料
，具体涉及一种低树脂基摩擦材料及其制备方法。
技术介绍
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，被广泛应用在汽车、火车、飞机及各类工程机械运输设备中。其中汽车制动用摩擦材料主要由粘结剂、纤维增强材料、摩擦性能调节剂及填料四大类组元混合后经压制而成，而传统的刹车片摩擦材料容易出现热衰退、磨损率高、摩擦系数不稳定且易产生制动噪音等问题。随着交通运输业的高速发现，传统的摩擦材料已经无法满足人们越来越严苛的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低树脂基摩擦材料及其制备方法，以解决现有摩擦材料容易出现热衰退、磨损率高、摩擦系数不稳定且易产生制动噪音等问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种低树脂基摩擦材料，其包括：按重量百分比计，PVB树脂6～9％、丁腈胶粉1～2％、混杂纤维14～28％、铬铁矿粉6～14％、腰果壳油摩擦粉6～12％、鳞片石墨6～12％、硫化锑6～10％、蛭石2～12％和硫酸钡10～50％。本专利技术采用PVB树脂，其中PVB树脂的含量低于10％。一般的树脂基摩擦材料中基体树脂含量为15～20％，树脂含量高会造成摩擦材料制品硬度高、韧性及耐热性不足，从而导致摩擦材料制品出现热衰退严重、易产生制动噪音的情况。本专利技术采用PVB树脂辅以少量丁腈胶粉作为粘结剂，利用橡胶和树脂的共混机理可获得高性能的的PVB树脂，树脂用量的减少能有效减少热分解量，从而减少热衰退。PVB树脂即聚乙烯醇缩丁醛树脂，其溶解性好，粘合性强，同时还具有良好的拉伸强度和抗冲击强度。丁腈胶粉具有良好的弹性，与PVB树脂混合可以提高粘结材料的粘结性，有利于摩擦材料的成型。并且丁腈胶粉可降低摩擦材料的硬度，显著提高摩擦材料的稳定型和韧性，有利于摩擦材料中树脂含量的降低；同时，其疏松多孔的结构可以减少因制动产生的噪音。此外，本专利技术还采用金属硫化物硫化锑，具有良好的耐热性，在高温条件下能充当粘结剂维持摩擦界面和材料内部稳定，有助于减少有机粘结剂的用量。本专利技术以PVB树脂辅以丁腈胶粉共混作为粘结剂，具有较好的低温粘接性，而硫化锑则可以作为高温条件下的无机粘结剂，有效弥补了PVB树脂因在高温下受热分解，造成摩擦材料粘接强度降低，磨损率增大的不足，同时也有助于减少有机粘结剂的用量。本专利技术采用的铬铁矿粉在低温、高温增摩效果显著。本专利技术采用的腰果壳油摩擦粉，其分解温度低，在温度350℃后才在刹车片表面进行逐渐分解，因此通过防止产生过高温度对刹车片起到保护作用。同时由于腰果壳油摩擦粉本身的优异弹性和高塑性，可以有效提高摩擦材料的气孔率和吸收因摩擦产生的振动，进而减少刹车噪音的产生。本专利技术采用硫化锑作为减摩材料，其具有熔点低、质地软的特点，在高温下变成无机粘结剂，从而减少有机粘结剂的使用，也有稳定摩擦系数减少热衰退的作用。本专利技术采用的鳞片石墨良好的润滑效果有利于降低磨损率，同时在降低制动噪音方面有明显效果。本专利技术采用的蛭石具有层状结构，其质地疏松、具有中空结构、密度相对较轻，可有效吸收制动噪音，并降低摩擦材料制品的密度。本专利技术采用的硫酸钡能提高并稳定制品摩擦系数、降低磨损率的优点，其能在磨损表面形成稳定的界层防止对制动盘的刮伤。本专利技术采用的铬铁矿粉、腰果壳油摩擦粉、硫化锑、鳞片石墨、蛭石和硫酸钡作为填料，利用填料其自身的性能，有效的调节了摩擦材料的摩擦系数和磨损率，同时还减少了刹车噪音的产生。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述的低树脂摩擦材料，包括：按重量百分比计，PVB树脂6～9％、丁腈胶粉1～2％、混杂纤维17～24％、铬铁矿粉8～14％、腰果壳油摩擦粉6～12％、鳞片石墨6～12％、硫化锑6～10％、蛭石4～10％和硫酸钡20～40％。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述的低树脂摩擦材料，包括：按重量百分比计，PVB树脂7％、丁腈胶粉1％、混杂纤维20％、铬铁矿粉10％、腰果壳油摩擦粉8％、鳞片石墨8％、硫化锑8％、蛭石8％和硫酸钡30％。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述的混杂纤维包括PAN基碳纤维35～55％和铜纤维45～65％。本专利技术采用铜纤维和PAN基碳纤维混杂作为混杂纤维增强材料。混杂纤维作为摩擦材料中的骨架材料，在摩擦过程中主要起增加摩擦系数，减低磨损率作用。同时，混杂纤维与基体、摩擦性能调节剂、填料之间存在协同耦合效应。铜纤维与PAN基碳纤维间交叉耦合，在摩擦过程中形成更高的位错密度，阻碍微裂纹扩展，有效维持基体稳定，提高其机械物理性能，同时提供较大的摩擦力及减低磨损率；纤维与树脂间的复合效应也决定着摩擦材料的结构形态、界面形貌，树脂包覆增强纤维和填料，纤维间的位错交叉也为树脂包覆提供支撑力，防止增强纤维和填料成块成片脱落，进而可有效缓解热衰退，提高摩擦材料的抗热衰退性与耐磨性。本专利技术中铜纤维和PAN基碳纤维在摩擦表面易形成Cu-C转移膜，此转移膜能够提供稳定的摩擦力，并具有孔洞结构，能吸附材料中有机物分解所产生的CO2和水分等，有效减少摩擦界面中气垫膜的产生，具有稳定摩擦系数，降低磨损率作用。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述的混杂纤维包括PAN基碳纤维40％和铜纤维60％。上述的低树脂基摩擦材料的制备方法，包括：S1：按照上述配比称取称取所有原料，先向混料机中加入混杂纤维得到均匀松散的混合纤维后再加入其余原料得到混料；S2：将混料放入到模具中，在模具温度140～160℃，压制压力8～12MPa下进行热压，每隔12～18s排气一次，连续排气3～4次，保压4～6min；S3：放入到干燥箱中热处理，包括：第一热处理阶段：从室温加热至140℃，等速升温1.5h，保温0.5h；第二热处理阶段：从140℃～160℃，等速升温0.5h，保温0.5h；第三热处理阶段：从160℃～180℃，等速升温0.5h，保温1.5h。本专利技术的PVB树脂属于热塑性材料。本专利技术的摩擦材料制备中，由于树脂粘结剂的含量较低和PVB树脂在固化过程中释放出水分和低分子物质产生较大的蒸气压力的原因，需采用S2中较高的成形压力避免其从制品的表面逸出造成摩擦材料报废。S2中压制温度不能过高，不然会造成树脂的硬化速度加快，压塑料流动性降低，同时在固化温度下树脂进一步发生缩聚反应，由线形结构或支链结构转变为立体交联结构完成固化，产生的水分和氨气等挥发物以较大蒸气压力试图突破制品表面，影响摩擦材料的机械强度甚至造成损坏。在S3中的第一热处理阶段从室温加热至140℃，这一阶段主要是对摩擦材料进一步干燥处理，确保所有原料中的水分最低，避免因原料中的水分在热处理中从摩擦材料的表面逸出造成摩擦材料报废。第二热处理阶段温度140℃～160℃，这一阶段下PVB树脂和丁腈胶粉受热软化融化，以粘结薄膜的形式将摩擦材料中的各种增强纤维、填料及调节剂均匀结合。第三热处理阶段温度160℃～180℃，树脂充分固化，并予以保温，既提高摩擦材料的热稳定性，同时也消除热压后产生的残余热应力，减少摩擦材料制品的热膨胀。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术制作的低树脂基摩擦材料，以PVB树脂辅以丁腈胶粉共混作为粘结剂，铜纤维和PAN基碳纤维混杂作为增强纤维，同时辅以增摩减磨填料和空间填料制备得到。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低树脂基摩擦材料，其特征在于，其包括：按重量百分比计，PVB树脂6～9％、丁腈胶粉1～2％、混杂纤维14～28％、铬铁矿粉6～14％、腰果壳油摩擦粉6～12％、鳞片石墨6～12％、硫化锑6～10％、蛭石2～12％和硫酸钡10～50％。

【技术特征摘要】
1.一种低树脂基摩擦材料，其特征在于，其包括：按重量百分比计，PVB树脂6～9％、丁腈胶粉1～2％、混杂纤维14～28％、铬铁矿粉6～14％、腰果壳油摩擦粉6～12％、鳞片石墨6～12％、硫化锑6～10％、蛭石2～12％和硫酸钡10～50％。2.根据权利要求1所述的低树脂基摩擦材料，其特征在于，包括：按重量百分比计，PVB树脂6～9％、丁腈胶粉1～2％、混杂纤维17～24％、铬铁矿粉8～14％、腰果壳油摩擦粉6～12％、鳞片石墨6～12％、硫化锑6～10％、蛭石4～10％和硫酸钡20～40％。3.根据权利要求2所述的低树脂基摩擦材料，其特征在于，包括：按重量百分比计，PVB树脂7％、丁腈胶粉1％、混杂纤维20％、铬铁矿粉10％、腰果壳油摩擦粉8％、鳞片石墨8％、硫化锑8％、蛭石8％和硫酸钡30％。4.根据权利要求1所述的低树脂基摩擦材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟厉，韩西，刘力，陈梦青，罗明宝，王昭银，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50