【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于摩擦材料制动控制，具体涉及一种摩擦材料、由其制备的刹车片及其制备方法和应用。
技术介绍
1、摩擦材料广泛应用于各种交通工具和工程机械的离合器和刹车片中，使用环境苛刻，如高温、高冲击、与水和油介质接触，其质量的好坏直接影响机械设备的可靠性和操作人员的生命安全。摩擦材料主要由高分子粘结剂、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成。树脂基体作为粘结剂，对摩擦材料的热衰退性能、恢复性能、摩擦性能和力学性能有着直接的影响；增强纤维材料是摩擦材料的基材也是摩擦材料中主要的承力部分，填料作为摩擦性能调节剂的填料很多主要可以归纳为两大类：减摩填料和增摩材料，这些填料不仅仅起到减摩和增摩的作用有时候还可以起到减震，吸收噪音的作用。
2、公告号为cn 110081107 b的中国专利公开了一种摩擦材料、采用摩擦材料制备的制动片及制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)无铜金属摩擦材料的制备；(2)热压成型：将步骤(1)中的无铜金属摩擦材料置于热压模具型腔中，摊平，放入垫层料，摊平，放置钢背，热压成型后脱模；(3)将脱模后的样品热处理后冷却至室温；(4)将步骤(3)处理后的样品进行后处理，制得制动片；所述无铜金属摩擦材料包括如下原料组分及重量份：粘结剂7～15份，无机纤维5～20份，有机调节剂2～7份，增摩剂5.5～15份，减磨剂7～20份，填料6～20份，防锈处理的钢纤维5～40份，防锈处理的铁粉5～15份；所述粘结剂选自未改性酚醛树脂。该专利通过防锈处理，能够明显提高制动片中摩擦材料的存储、运输周期和抗氧化能力，
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种摩擦材料、由其制备的刹车片及其制备方法和应用。本申请通过多酚醛树脂和碳纤维分别进行改性，形成了具有硅氧烷结构、长烷基链、碳碳双键、聚酰亚胺结构的核壳结构酚醛树脂和成功接枝了硫酸钙晶须、碳碳双键、酯基、硅氧烷基、酰肼基等基团的碳纤维，两者之间起协同增效作用，显著提高了摩擦材料的强度、韧性、耐高温性能和耐磨损性；而且改性碳纤维上接枝的硫酸钙晶须与膨胀蛭石、海泡石粉、颗粒状石墨粉、刚玉粉、微晶玻璃微球、锆石粉和、焦炭粉协同作用，可以很好的降低刹车片的制动噪声，并且提高摩擦材料的摩擦系数和强度；同时，六钛酸钾晶须、竹炭粉、氧化锌晶须三者复合起协同增效作用，进一步提升摩擦材料的耐高温性能和耐磨性，大大降低刹车片的热衰退性能，解决了现有技术中摩擦材料及刹车片在高温与高压环境下，其摩擦系数易衰退、强度低、耐磨性和韧性差、耐热性不足、噪音大等技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种摩擦材料，按重量份计包括如下原料：改性酚醛树脂15-23份、改性碳纤维12-18份，陶瓷纤维10-15份、玻璃纤维8-12份、膨胀蛭石4-8份、海泡石粉2-4份、刚玉粉6-10份、微晶玻璃微球3-5份、锆石粉4-6份、焦炭粉1-3份、颗粒状石墨粉1-3份、六钛酸钾晶须2-5份、竹炭粉3-6份和氧化锌晶须1-4份。
4、进一步地，所述改性酚醛树脂的改性方法具体如下：
5、(1)将4,4-二氨基二苯基丙硅氧烷在转速为200-500r/min的搅拌条件下加入有机溶剂n-甲基吡咯烷酮溶液中，待其完全溶解后，向其中加入十二烷基琥珀酸酐和催化剂吡啶，在温度为80-175℃、转速为300-600r/min的连续搅拌条件下进行聚合反应2-5h，得到中间体1溶液；
6、(2)向步骤(1)所得中间体1中加入乳化剂，得中间体1的乳化液，向所述中间体1的乳化液中加入芳烷基酚、甲醛水溶液和引发剂过氧化二碳酸二异丙酯，在转速为180-350r/min，温度为60-70℃的条件下，进行聚合反应2.5-3h，升温至95-98℃，继续聚合反应1.5-2h，蒸馏脱水制得改性酚醛树脂。
7、进一步地，所述步骤(1)中4,4-二氨基二苯基丙硅氧烷和十二烷基琥珀酸酐的摩尔比例为(1:2)-(1:2.5)；所述催化剂吡啶用量为十二烷基琥珀酸酐的0.02-0.3倍。
8、进一步地，所述步骤(2)中的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基酚聚氧乙烯醚的混合物；所述中间体1的乳化液、芳烷基酚、甲醛水溶液与引发剂的摩尔比为(2-4):(3-8):(3-10):1.
9、为了克服酷醛树脂的脆性大、韧性差、耐高温性能不足的缺陷，本申请对酚醛树脂进行改性。所述改性酚醛树脂以4,4-二氨基二苯基丙硅氧烷和十二烷基琥珀酸酐在催化剂作用下合成中间体1，然后将中间体1乳化后再与芳烷基酚、甲醛水溶液在引发剂作用下进行聚合反应，形成表面具有核壳结构的改性酚醛树脂。十二烷基琥珀酸酐在催化剂作用下与4,4-二氨基二苯基丙硅氧烷中的氨基发生聚合反应，得到聚酰亚胺结构，最终合成具有硅氧烷结构、长烷基链、碳碳双键以及聚酰亚胺结构的中间体1，然后中间体1乳化液与芳烷基酚、甲醛水溶液在引发剂作用下发生缩聚反应，中间体1通过聚酰亚胺结构能够与芳烷基酚和甲醛水溶液缩聚反应合成的酚醛树脂进行反应，最后合成了具备有核壳结构的改性酚醛树脂。具有核壳结构的改性酚醛树脂含有中间体1具备的硅氧烷结构、长烷基链、碳碳双键以及聚酰亚胺结构，硅氧烷结构中含有的si-o-si键以及聚酰亚胺结构能够有助于提高酚醛树脂的耐高温性能，进而有效防止了热衰退现象的发生，分子结构中含有多个刚性苯环和长链烷基与聚酰亚胺结构协同作用，显著提升了改性酚醛树脂的机械强度和耐高温性能，且核壳结构能够大大提升酚醛树脂的韧性，改善了单纯的酚醛树脂脆性大、韧性差的缺陷；同时改性酚醛树脂作为制备摩擦材料的主要成分之一，进一步提升了摩擦材料的韧性、强度和耐高温性能。
10、进一步地，所述改性碳纤维的改性方法具体如下：
11、1)将碳纤维完全浸泡浓硫酸和硝酸的混合溶液中，在110-120℃下搅拌反应2-3h，降温至60-80℃，然后向其加入硫酸钙晶须，搅拌反应4-6h，得混合溶液1，将所述混合溶液1进行离心分离、洗涤、干燥，得接枝硫酸钙晶须的氧化碳纤维；
12、2)在不停搅拌的条件下，向预热的无水乙醇中加入4-甲苯磺酰肼和3-丙烯酰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种摩擦材料，其特征在于，按重量份计包括如下原料：改性酚醛树脂15-23份、改性碳纤维12-18份、陶瓷纤维10-15份、玻璃纤维8-12份、膨胀蛭石4-8份、海泡石粉2-4份、刚玉粉6-10份、微晶玻璃微球3-5份、锆石粉4-6份、焦炭粉1-3份、颗粒状石墨粉1-3份、六钛酸钾晶须2-5份、竹炭粉3-6份和氧化锌晶须1-4份。
2.根据权利要求1所述一种摩擦材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂的改性方法具体如下：
3.根据权利要求2所述一种摩擦材料，其特征在于，所述步骤(1)中4,4-二氨基二苯基丙硅氧烷和十二烷基琥珀酸酐的摩尔比例为(1:2)-(1:2.5)；所述催化剂吡啶的用量为十二烷基琥珀酸酐的0.02-0.3倍。
4.根据权利要求2所述一种摩擦材料，其特征在于，所述步骤(2)中的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基酚聚氧乙烯醚的混合物；所述中间体1的乳化液、芳烷基酚、甲醛水溶液与引发剂的摩尔比为(2-4):(3-8):(3-10):1。
5.根据权利要求1所述一种摩擦材料，其特征在于，所述改性碳纤维的改性方法具体如下：p>
6.根据权利要求5所述一种摩擦材料，其特征在于，所述步骤1)中碳纤维和硫酸钙晶须的摩尔比为(5-8):1。
7.根据权利要求5所述一种摩擦材料，其特征在于，所述步骤2)中搅拌的转速为200-520r/min；所述4-甲苯磺酰肼、3-丙烯酰氧基丙基-三(三甲基硅氧基)硅烷与接枝硫酸钙晶须的氧化碳纤维的摩尔比为(1-2.5):1:(6-10)。
8.一种刹车片，其特征在于，所述刹车片由权利要求1-7任一项所述摩擦材料制得。
9.一种如权利要求8所述刹车片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.一种摩擦副，其特征在于，包括碳陶制动盘和权利要求8所述的刹车片。
...【技术特征摘要】
1.一种摩擦材料，其特征在于，按重量份计包括如下原料：改性酚醛树脂15-23份、改性碳纤维12-18份、陶瓷纤维10-15份、玻璃纤维8-12份、膨胀蛭石4-8份、海泡石粉2-4份、刚玉粉6-10份、微晶玻璃微球3-5份、锆石粉4-6份、焦炭粉1-3份、颗粒状石墨粉1-3份、六钛酸钾晶须2-5份、竹炭粉3-6份和氧化锌晶须1-4份。
2.根据权利要求1所述一种摩擦材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂的改性方法具体如下：
3.根据权利要求2所述一种摩擦材料，其特征在于，所述步骤(1)中4,4-二氨基二苯基丙硅氧烷和十二烷基琥珀酸酐的摩尔比例为(1:2)-(1:2.5)；所述催化剂吡啶的用量为十二烷基琥珀酸酐的0.02-0.3倍。
4.根据权利要求2所述一种摩擦材料，其特征在于，所述步骤(2)中的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基酚聚氧乙烯醚的混合物；所述中间体1的乳...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文斋，孟昭强，李文浩，李欣蔚，
申请(专利权)人：捷鲨东营制动系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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