一种无铜摩擦材料制造技术

本发明专利技术涉及车辆的制动技术领域，具体地说是一种无铜摩擦材料，其特征在于这种材料是不含铜的陶瓷纤维增强树脂基摩擦材料，其配方体系的构成是在陶瓷纤维配方摩擦材料基础上，进行无铜化的设计，其中增强材料由陶瓷纤维、芳纶纤维、矿物纤维等多种纤维混杂组成，以钛酸钾晶须、硫酸钙晶须和高导热柔性石墨材料替代原陶瓷配方中的铜纤维，以改性树脂作粘结剂，再加其它功能性填料。通过不断对配方优化设计，避免了铜污染问题，提高了摩擦材料综合性能；经过对钛酸钾晶须表面改性处理，改善了晶须在复合体中的分散性，提高了配方体系中多种材料间的界面结合性能，提高了产品的机械强度，降低了磨耗；采用高导热性柔性石墨，保持了无铜摩擦材料适宜的导热性能，改善了制动系统的噪音和震动性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无铜摩擦材料
:本专利技术涉及车辆的制动
，具体地说是一种无铜摩擦材料。
技术介绍
:随着汽车保有量的增加，汽车所造成的污染问题越来越受到人们的器重，其中刹车片的污染也引起了人们的关注。目前国内外以陶瓷纤维配方为代表的高性能摩擦制动材料中常常较多的使用铜材料，而磨屑中铜对环境的污染在国内尚未得到应有的关注。美国于上世纪90年代初即研究表明，车辆刹车片是造成美国加利福尼亚州圣塔克莱流域和海湾的铜污染的主要原因。当车辆刹车时，刹车片的一部分被磨成粉尘后进入环境中，含铜粉尘能通过雨水和悬浮颗粒物沉积进入水体中。据估算，刹车片中所含的铜大约有一半最终到达了这个海湾，另一半留在环境中和车辆上。据了解，美国加利福尼亚州和华盛顿州已于2010年就在摩擦材料中限制和最终禁止使用铜和重金属的规定通过了州立法，其中规定:到2021年铜含量要求小于5% (重量百分比)，到2025年铜含量要求小于0.5% (重量百分比)，实际是2025年后禁止使用铜。直到现在国内对刹车片中的铜仍然没有引起足够的重视。近年来，在国际摩擦学界提出了生态摩擦学和环境摩擦学，以满足社会发展对环境保护和节约资源和能源的更高要求。因此研究摩擦材料中铜和重金属组份的替代材料以及减少摩擦材料的噪音成为环境友好摩擦学研究的主要内容。
技术实现思路
:本专利技术的目的在于:提供一种无铜摩擦材料。本专利技术针对国内外现有摩擦材料中均含铜的现状，开发了一种由陶瓷纤维、芳纶纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须等多种增强纤维组成的不含铜的树脂基摩擦材料，避免了铜污染问题，提高了摩擦材料综合性能。其中，选用钛酸钾晶须和硫酸钙晶须替代铜纤维在摩擦材料中所起到的增强摩擦材料强度、降低摩擦粉尘、控制高温摩擦系数和高温磨损的作用；采用高导热性柔性石墨代替铜所具有的良好散热作用，保持了无铜摩擦材料适宜的导热性能，改善了制动系统的噪音和震动性能。本专利技术采用的技术措施是:无铜摩擦材料的配方构成:按重量百分比计算，它是以陶瓷纤维5_15%、芳纶纤维1-5%、矿物纤维3-10%、钛酸钾晶须5-10%和硫酸钙晶须3-8%组成的增强纤维，再加以粘结剂5-15%和填料30-50%制成的。准确地说，增强纤维中各组份在摩擦材料中所占重量百分比为:陶瓷纤维10%、芳纶纤维4 %、矿物纤维5 %、钛酸钾晶须7 %、硫酸钙晶须4 %。所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须，其分子主体呈隧道形晶格结构，钾离子处于隧道中间，结构稳定，具有优良的物理机械性能，特别在高温情况下能保持摩擦擦料的摩擦系数平稳。所述六钛酸钾晶须表面是经过甲基丙烯氧基硅烷偶联剂改性处理的，其处理工艺为:步骤1:将偶联剂甲基丙烯氧基硅烷加入到95%乙醇溶剂中，二者质量比例为I: 5，充分搅拌至透明。步骤I1:在搅拌状态下加入5%的硅酸钠溶液，并缓慢加入0.1 %的稀盐酸至PH=4.5。步骤II1:加入六钛酸钾晶须，超声分散5-10分钟，恒温80°C下搅拌0.5小时，过滤、干燥除去溶剂备用。所用粘结剂为12%的丁腈改性酚醛树脂。所用填料为柔性石墨12%、摩擦粉8 %、氧化铝6 %、重质氧化镁5%、丁腈胶粉4%、硫酸锁20 。所述柔性石墨是以天然鳞片石墨为原料，经酸化插层、高温膨化而制得；具体是采用的AlCl3作插层剂，含碳量99.9 %以上天然石墨原料而制备的。该柔性石墨材料具有高导热性，导热率可在200-600? / m.k，体积导热率可与铝、铜(紫铜导热率407w / m.k)相当或略高于后者，质量导热率是后者的2-6倍。因此高导热柔性石墨完全可替代铜纤维在摩擦材料中的导热作用。与含铜等金属纤维的陶瓷配方摩擦材料相比，本专利技术采用钛酸钾晶须、硫酸钙晶须和柔性石墨替代陶瓷配方中铜纤维，不仅避免了铜纤维易产生的铜污染问题，而且进一步提高产品综合性能，改善了制动系统的噪音和震动性能，所制得的摩擦材料的摩擦系数热衰退性、耐磨性、冲击强度 等性能指标均符合并优于GB5763-2008国家标准，并且符合IS026867-2009道路车辆汽车刹车系统摩擦性能评定要求、美国城市交通噪声和磨损标准要求和美国汽车工程学会SAE J840剪切试验标准要求，使陶瓷配方摩擦擦料无铜化成为可倉泛。【具体实施方式】:实施例1:陶瓷配方中不同含量的六钛酸钾晶须的摩擦磨损实验对比(按GB5763-2008)试验配方重量百分比:丁腈改性酚醛树脂12% ;陶瓷纤维10%，芳纶纤维3(%，矿物纤维5%，硫酸钙晶须4%，六钛酸钾晶须分别为5110115120% ;填料为柔性石墨12 %，摩擦粉8 %，氧化铝6 %，重质氧化镁5 %，丁腈胶粉4 %，蛭石6 %，硫酸钡分别为20%、15%、10%、5%。参见表 1:表1不同K20.6Ti02晶须含量实验对比:按GB5763-2008本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铜摩擦材料，其特征在于：该无铜摩擦材料是不含铜的陶瓷纤维增强树脂基摩擦材料，其组分包括：按重量百分比，增强材料20?35％、功能性填料35?55％、粘结剂5?15％。

【技术特征摘要】
1.一种无铜摩擦材料，其特征在于: 该无铜摩擦材料是不含铜的陶瓷纤维增强树脂基摩擦材料，其组分包括:按重量百分t匕，增强材料20-35%、功能性填料35-55%、粘结剂5-15%。2.根据权利要求1所述一种无铜摩擦材料的增强材料，其特征在于增强材料包括重量比例依次为10:3:5:5: 3的陶瓷纤维、芳纶纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须和硫酸钙晶须。3.根据权利要求1所述一种无铜摩擦材料，其特征在于功能性填料包括重量比例依次为12: 8: 6: 5: 4: 20的柔性石墨、摩擦粉、氧化铝、重质氧化镁、丁腈胶粉、硫酸钡。4.根据权利要求1所述一种无铜摩擦材料，其特征在于粘结剂为改性酚醛树脂。5.根据权利要求2所述一种无铜摩擦材料，其特征在于所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须，且表面经过偶联剂改性处理，其处理工艺包括以下步骤: 步骤1:将偶联剂溶于一定的溶剂中； 步骤I1:调节酸值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿家举，
申请(专利权)人：山东双连制动材料有限公司，
类型：发明
国别省市：