一种环保摩擦材料及基于其的刹车片和制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环保摩擦材料及基于其的刹车片和制备方法，所述环保摩擦材料由以下原料组分及质量百分比的原材料组成：改性酚醛树脂3％‑8％、钢纤维9％‑32％、矿物纤维5％‑20％、芳纶纤维1％‑5％、石墨粉10％‑30％、片状锌粉1％‑5％、硫酸钡5％‑20％、钛酸盐5％‑15％、氧化铝0.5％‑3％、氧化锆5％‑15％、颗粒氧化镁2％‑20％、氢氧化钙1％‑5％、橡胶基颗粒料3％‑15％。本发明专利技术环保摩擦材料和制备方法制成的刹车片无石棉，且不含铜等重金属成分，并且寿命长、制动性能稳定、不损伤对偶盘、落灰少，有效解决了现有技术中存在的不含铜导致的寿命降低、制动效能下降、损伤对偶盘等缺陷。

An environmentally friendly friction material and its brake pads and preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保摩擦材料及基于其的刹车片和制备方法
本专利技术涉及汽车摩擦制动材料
，具体涉及一种环保摩擦材料及基于其的刹车片和制备方法。
技术介绍
近几年，全球的汽车产业得到了快速发展。刹车片作为汽车配件中的关键零部件之一，不仅决定着汽车的安全行驶和舒适行驶，也是影响汽车行业节能环保的重要因素之一。随着美国华盛顿州和加利福尼亚州环保法规分别提出了对汽车刹车片中铜的含量进行了限制，全球刹车片行业已逐步向环保无铜化方向发展。由于金属铜在摩擦材料中发挥着高导热、抗磨损、稳定摩擦系数等优异特性，因此传统的商用车用刹车片摩擦材料中仍然使用紫铜或者黄铜作为摩擦性能调节剂。而无铜商用车配方相对含铜配方往往会出现寿命降低、制动效能下降、损伤对偶盘等一系列问题。对于全球市场，由于商用车载重远远大于小型家用车辆，使满载的商用车刹停而产生的制动动能转化为的热能同样远远高于普通的小型家用车辆，使用SAEJ2115标准程序台架模拟实车测试时，刹车片表面瞬时温度可以达到500℃甚至更高，因此，对于商用车高性能无铜环保型摩擦材料的研发都具有更大的难度，因此开发一种能够用于商用车辆的无铜环保摩擦材料不仅是一种新的发展趋势，也是一个亟待解决的难题。
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环保摩擦材料及基于其的刹车片和制备方法，来解决现有摩擦材料中铜污染环境，而不含铜的小型家用车辆摩擦片寿命低、制动效能差、损伤对偶盘不适用于载重较大的商用车的问题。为了实现上述目的或者其他目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种环保摩擦材料，其特征在于：由以下原料组分及质量百分比的原材料组成：改性酚醛树脂3％-8％、钢纤维9％-32％、矿物纤维5％-20％、芳纶纤维1％-5％、石墨粉10％-30％、片状锌粉1％-5％、硫酸钡5％-20％、钛酸盐5％-15％、氧化铝0.5％-3％、氧化锆5％-15％、颗粒氧化镁2％-20％、氢氧化钙1％-5％、橡胶基颗粒料3％-15％。优选地，所述改性酚醛树脂4％-6％、钢纤维15％-20％、矿物纤维5％-12％、芳纶纤维2％-4％、石墨粉15％-20％、片状锌粉2％-4％、硫酸钡8％-15％、钛酸盐8％-12％、氧化铝1％-2％、氧化锆6％-10％、颗粒氧化镁5％-15％、氢氧化钙2％-4％、橡胶基颗粒料5％-10％。优选地，所述改性酚醛树脂为硅改性酚醛树脂或硼改性酚醛树脂的一种。进一步地，所述改性酚醛树脂的流动距离为10-40mm，150℃条件下的凝胶化时间为40-150S。流动距离和凝胶时间参考GB/T24411-2009标准中附录A2和A4的方法测得。优选地，所述钢纤维长度为0.5-1mm，直径为40-120μm；所述矿物纤维长径比为50-80，长度为0.5-1mm；所述芳纶纤维长径比为40-90。优选地，所述石墨粉由200-300目的细石墨粉和5-20目的粗石墨粉组合而成，其中所述粗石墨粉与所述细石墨粉的质量比为1:5-1:2。优选地，所述片状锌粉为325-500目；所述硫酸钡粒度为325-500目；所述钛酸盐为无纤维钛酸钠或片状钛酸钾的一种，粒度为500-2000目；所述氧化铝为熔融α氧化铝，粒度为325-500目；所述氧化锆为熔融氧化锆，粒度为500-2000目；所述颗粒氧化镁的粒度为40-100目；所述氢氧化钙的粒度为325-500目。优选地，所述橡胶基颗粒料为不同原材料的组合经密炼、破碎、筛分获得，该颗粒的制备可参考专利CN106397878A。本专利技术还提供一种上述环保摩擦材料的制备方法，其包括以下步骤；(1)称料：按环保摩擦材料的组分及质量百分比称取所有原材料；(2)第一步混料：首先按照上述比例取芳纶纤维、矿物纤维与石墨粉、硫酸钡加入搅拌机中，搅拌速度为500转/分钟，搅拌时间2-8分钟；(3)第二步混料：将搅拌速度提升至3000转/分钟，搅拌2-8分钟；(4)第三步混料：添加剩余原材料，转速为3000转/分钟，搅拌5-10分钟，即得所述环保摩擦材料。本专利技术还提供一种刹车片，其包括钢背和由上述任一项所述环保摩擦材料制成的摩擦片。本专利技术还提供一种上述刹车片的制备方法，包括以下步骤：(1)环保摩擦材料的制备；(2)压制成型：将制备的环保摩擦材料采用模压成型工艺压制在钢背上，压制温度为140-170℃，压制压力为400-650kg/cm2，压制时间为400-600；(3)烘烤：使用夹具对摩擦材料面和钢背面施加3-8kg/cm2的压力，并在180℃-250℃温度下烘烤3-6h即得到所述刹车片。优选地，压制温度为145-165℃，压制压力为450-600kg/cm2，压制时间为500-600s。优选地，烘烤时压力4-6kg/cm2，温度为200-240℃，烘烤时间为4-6h。优选地，烘烤后还需要对产品进行磨削、开槽、倒角等处理。优选地，所述制备方法在步骤(3)后还需对摩擦片的摩擦材料表面烧蚀处理，烧蚀温度为400-700℃，烧蚀时间为60-180s。进一步地，烧蚀温度为500-700℃，时间为90-150s。本专利技术环保摩擦材料，相对于传统商用车刹车片摩擦材料无石棉，且不含铜等重金属成分，符合全球刹车片行业环保无铜化发展的趋势；同时，利用本专利技术环保摩擦材料制成的刹车片具有寿命长、制动性能稳定、不损伤对偶盘、制动舒适、落灰少等优势，有效解决了现有技术中存在的不含铜导致的寿命降低、制动效能下降、损伤对偶盘等缺陷。其中，该专利技术添加改性酚醛树脂以提高产品整体的耐热性能；同时选用长矿物纤维，并且在摩擦材料制备过程中先通过慢速搅拌，对芳纶纤维进行预开松和消除静电，之后提高转速，使第一步中加入的原材料进行充分混合；这种分批次搅拌可以保证不同结构状态(比如纤维、颗粒、粉料等)和不同性质(有机、无机、金属)的原材料混合充分和均匀。本专利技术摩擦材料制备方法在混料过程中形成均匀的纤维球，制动过程中产生的磨屑储存在纤维球中，减少了粉尘的释放，降低了落灰，同时可以改善对对偶的损伤，降低产品发生噪音的概率；选用的无纤维钛酸钠及片状钛酸钾，具有耐热、耐磨、化学稳定性好，环保等特点，可以提升产品的耐磨损性能；颗粒氧化镁作为较优的导热矿物材料，无对偶损伤且提供稳定的增摩效果；片状锌粉凭借其较大的比表面积，除了提升产品整体的导热、散热性能外，还可以作为防锈剂，改善产品的防锈能力；橡胶基颗粒料的存在，不仅改善了摩擦界面的散热能力，而且增加了产品整体的阻尼特性，提升制动舒适性能。具体实施方式以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术中的改性酚醛树脂可采用本领域技术人员所熟知的硅改性酚醛树脂或硼改性酚醛树脂，并能通过一般商业途径获得。较佳地，下述所有实施例中采用硅改性酚醛树脂，硅改性酚醛树脂的流动距离(125℃)为10-40mm，凝胶化时间(150℃)为40-150s。流动距离和凝胶时间参考GB/T24411-2009标准中附录A2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保摩擦材料，其特征在于：由以下原料组分及质量百分比的原材料组成：改性酚醛树脂3％‑8％、钢纤维9％‑32％、矿物纤维5％‑20％、芳纶纤维1％‑5％、石墨粉10％‑30％、片状锌粉1％‑5％、硫酸钡5％‑20％、钛酸盐5％‑15％、氧化铝0.5％‑3％、氧化锆5％‑15％、颗粒氧化镁2％‑20％、氢氧化钙1％‑5％、橡胶基颗粒料3％‑15％。

【技术特征摘要】
2019.03.27 CN 20191023879481.一种环保摩擦材料，其特征在于：由以下原料组分及质量百分比的原材料组成：改性酚醛树脂3％-8％、钢纤维9％-32％、矿物纤维5％-20％、芳纶纤维1％-5％、石墨粉10％-30％、片状锌粉1％-5％、硫酸钡5％-20％、钛酸盐5％-15％、氧化铝0.5％-3％、氧化锆5％-15％、颗粒氧化镁2％-20％、氢氧化钙1％-5％、橡胶基颗粒料3％-15％。2.根据权利要求1所述的环保摩擦材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂4％-6％、钢纤维15％-20％、矿物纤维5％-12％、芳纶纤维2％-4％、石墨粉15％-20％、片状锌粉2％-4％、硫酸钡8％-15％、钛酸盐8％-12％、氧化铝1％-2％、氧化锆6％-10％、颗粒氧化镁5％-15％、氢氧化钙2％-4％、橡胶基颗粒料5％-10％。3.根据权利要求1所述的环保摩擦材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂为硅改性酚醛树脂或硼改性酚醛树脂的一种。4.根据权利要求3所述的环保摩擦材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂的流动距离为10-40mm，150℃条件下的凝胶化时间为40-150S。5.根据权利要求1所述的环保摩擦材料，其特征在于，所述钢纤维长度为0.5-1mm，直径为40-120μm；所述矿物纤维长径比为50-80，长度为0.5-1mm；所述芳纶纤维长径比为40-90。6.根据权利要求1所述的环保摩擦材料，其特征在于，所述石墨粉由200-300目的细石墨粉和5-20目的粗石墨粉组合而成，其中所述粗石墨粉与所述细石墨粉的质量比为1:5-1:2。7.根据权利要求1所述的环保摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传方，甄明晖，仇溢，
申请(专利权)人：山东金麒麟股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37