CN1814657A - 环保型高性能汽车刹车片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用塑性状态的物质生产特殊制品，具体是汽车制动材料及其制备工艺，其特征在于：采用黏合剂、增强纤维、摩擦性能调节剂、无机填料按照配比进行混合，并利用耐高温耦联剂表面处理，通过热压成型制得的环保型高性能汽车刹车片，替代了用石棉纤维制作的汽车制动刹车片，克服了石棉汽车刹车片的高温衰退缺陷，提高了刹车片的整体摩擦性能，延长了其使用寿命，降低了作业成本，净化了环境。

Description

环保型高性能汽车刹车片及其制备方法

技术领域：

本发明涉及用塑性状态的物质生产特殊制品，具体是汽车制动材料及其制备工艺。

背景技术：

随着汽车速度的提高、载重量的加大、环保意识的日益增强，汽车行业对制动刹车片的综合性能也提出了越来越高的要求。用石棉做成的汽车制动刹车片，在紧急刹车后产生的高温状态下(300℃左右)，摩擦系数会严重下降，导致制动力矩衰退严重，影响行车安全；且使用寿命短，更换频繁，这不但致使作业成本高，而且在高温磨损下形成的脱水石棉粉尘，对人体具有很强的致癌作用，对环境造成污染。

发明内容：

本发明的目的在于：提供一种方法制备环保型高性能汽车刹车片，替代用石棉纤维制作的汽车制动刹车片，以克服石棉汽车刹车片的高温衰退缺陷，提高刹车片的整体摩擦性能，延长其使用寿命，降低作业成本，净化环境。

本发明环保型高性能汽车刹车片的制备方法是采用黏合剂、增强纤维、摩擦性能调节剂、无机填料按照配比进行混合，利用耐高温耦联剂进行表面处理，具体工艺步骤如下：

A：配料、混合：

按配方对各个成分进行配料，然后，用特殊的混料机进行干式搅拌混合，保证纤维充分分散、均匀，制得混合料待用；控制混合时间：5～40分钟。

B：热压制成型：

采用正压方式在金属模具内压制成型，控制参数工艺：

温度：160±5℃：

压力：20±10％Mpa；

放气次数：4～6次；

保压时间：1～8分钟。

C：热处理：

将热压成型后的产品，再经过热处理，促使黏合剂达到最佳黏合状态，处理工艺为：

D：磨削加工：利用干磨设备，将产品加工到图纸规定尺寸。

E：表面喷涂：利用喷涂设备，将产品非摩擦面涂覆防锈涂层。

F：印标、包装：按用户要求，印上特定的标示，包装待用。

本发明环保型高性能汽车刹车片的成分按重量百分比为：

黏合剂4～15％、增强纤维10～48％、摩擦性能调节剂5～40％、无机填料10～60％。

本发明环保型高性能汽车刹车片的制备方法，其成分为：

黏合剂是：酚醛类树脂、聚胺脂类树脂、环氧类树脂；

增强纤维是：钢纤维、铜纤维、铝纤维、芳伦纤维、涤纶纤维、碳纤维、麻纤维、纸纤维、纤维素纤维、喷胶岩棉纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、硅灰棉纤维、KFK复合纤维等；

摩擦性能调节剂是：莫氏硬度大于4.5的粉体，如：铬铁矿、石英砂、氧化铝、碳化硅、长石、磁铁矿、硫铁矿、锆石等；有机增韧粉体，如：丁晴橡胶、轮胎粉、有机摩擦剂等；

各种固态粉体状润滑剂包括软金属、人造石墨、天然石墨、二硫化钼等；

无机填料是：莫氏硬度小于4的陶瓷粉体，如：硫酸钡、硫化锑、高岭土、膨润土、荧石、碳酸钙、滑石粉、白云石、石膏、云母、蛭石、珊瑚岩等。

本发明所述的方法制备的环保型高性能汽车刹车片克服了石棉汽车刹车片的高温衰退缺陷，提高了刹车片的整体摩擦性能，替代了用石棉纤维制作的汽车制动刹车片，延长其使用寿命，降低了作业成本，净化了环境。

具体体现如下：

A.发明的特点

(1)采用多种非石棉纤维，替代分散性、亲和性好的石棉纤维，利用独特的多种耐高温耦联剂处理技术，解决了非石棉纤维与基体的亲和性(润湿性)问题；结合混料机内部结构特有的特殊设计，克服了复合非石棉纤维混合过程中抱团的问题，使纤维在混合过程中分散好，解决了由以上问题引发的刹车片内抗强度不够、摩擦性能不稳定等缺陷。

(2)由于树脂固有的高温热分解特性，汽车摩擦材料中树脂含量过高，则高温衰退严重；而树脂含量过低，则整体强度又不够。采用特有的低含量树脂基体技术，结合强化橡胶交联及抗老化处理等手段，既解决了产品的材料韧性，又提高材料的抗高温衰退性能、内抗剪切强度，以及抗老化性能。

(3)利用现代分析技术，对原材料的热特性、相变进行基础性研究分析，根据研究结果，对原材料进行筛选。配方中采用热稳定性好、相变少的组元，如沉淀硫酸钡、硅灰棉、白云石等关键性填料，提高了刹车片的耐高温性能；利用表面偶联技术，增加填料与树脂基体的相容性，很好地解决了基体、纤维、填料复合强化问题，提高刹车片使用寿命。

(4)石墨材料可减少刹车片磨损量，降低制动噪声，增加刹车平稳性，但在450℃以上，会快速氧化，引起高温衰退以及磨损增大等问题。采用独有的多组元润滑技术，解决了摩擦界面隔膜、积炭问题，既起到了润滑作用，又不产生高温热衰退，同时，又提高刹车片耐磨性。

(5)将空心微球结构的粉末(如煤灰)、膨胀垤石等多孔原料，利用耐高温粘结剂进行预混合造粒，制备特有的粉体多孔复合颗粒，应用到刹车片中，达到降低刹车片比重、降低成本、抑制制动噪声、减少高温衰退的作用，从整体上提高了刹车片的综合性能。国内外汽车生产的无石棉刹车片，普遍存在高温衰退大、材料加工的韧性差、强度不够的问题，而使用寿命与国外同类产品相当。

(6)通过基础性研究，大量采用资源丰富、价格便宜的国产原材料，并通过工艺优化、简化生产工艺，使生产成本大幅度降低，产品市场价格只相当于同类进口产品的30％，具有很强的国际国内市场竞争力。

B.本发明生产的产品性能与传统石棉产品性能的比较

新开发的高性能、环保型刹车片，替代石棉产品，刹车材料中不含有害成分，对环境无污染，并且抗高温热衰性能特好，刹车灵敏、制动平稳、无制动尖叫声，能够满足汽车高速、高负荷的运行安全，而使用寿命提高到石棉产品的2～3倍以上。

石棉与无石棉刹车片产品性能比较(东风EQ153商用车)

从以上数据可以看出，中南大学与博云新材料公司开发的无石棉刹车片性能远远优于石棉产品。但成本上，要比石棉产品高20％左右。一般石棉摩擦材料的混合料成本在3000～6000元/吨，而无石棉摩擦材料混合料成本在4500～7000元/吨，以东风EQ153刹车为例，石棉片售价：11元/片，高性能、无石棉刹车片售价：14元/片。因此，环保型、高性能无石棉刹车片与传统的石棉刹车片相比，具有很高的性能价格比优势。

从根本上解决了基体、非石棉纤维与关键的摩擦性能调节剂三者的复合强化问题，解决了材料抗高温衰退性能、刹车片强度及耐磨性；采用多组元润滑技术，克服了石墨润滑材料在高温引发的高温衰退、磨损增大等缺陷，解决了摩擦界面隔膜、积炭问题。

附图说明：

图1为本发明环保型高性能汽车刹车片的工艺流程示意图。

具体实施方式：

A：长安乘用车盘式刹车片实例：

①按如下配方配料：

酚醛树脂9％；钢纤维12％；黄铜纤维5％；紫铜纤维3％；芳伦纤维3％；玻璃纤维5％；硅灰棉6％；人造石墨5％；天然石墨5％；铬铁矿8％；硫铁矿8％；磁铁矿5％；硫化锑4％；硫酸钡10％；白云石5％；氟化钙3％；高岭土4％；

②利用立式混料机进行混合，保证各成分达到均匀分布；

③利用热压机和特定的工装、模具，将混合料按一定重量置于模具中，压制成型；

④利用大功率烘箱进行酚醛树脂固化处理；

⑤按图纸要求，对热处理后的产品，进行后续机加工；

⑥包装入库。

B：东风汽车EQ153鼓式刹车片实例

①配方：

酚醛树脂15％；钢纤维20％；黄铜纤维5％；纤维素纤维3％；玻璃纤维5％；岩棉5％；FKF纤维3％；硅灰棉5％；人造石墨4％；天然石墨6％；铬铁矿4％；磁铁矿5％；硫铁矿4％；石英砂3％；氧化铝3％；高岭土5％；膨润土3％；蛭石2％。

②利用立式混料机进行混合，保证各成分达到均匀分布；

③利用热压机和特定的工装、模具，将混合料按一定重量置于模具中，压制成型；

④利用大功率烘箱进行酚醛树脂固化处理；

⑤按图纸要求，对热处理后的产品，进行后续机加工；

⑥包装入库。

C：桑塔纳轿车盘式刹车片实例

①配方：

酚醛树脂5％；钢纤维20％；芳伦纤维2％；紫铜纤维5％；黄铜纤维3％；纸纤维1％；硫化锑7％；人造石墨15％；石油焦6％；铬铁矿8％；氧化铝2％；硅灰棉9％；硫酸钡5％；白云石2％；蛭石3％；复合粒子7％。

②利用立式混料机进行混合，保证各成分达到均匀分布；

③利用热压机和特定的工装、模具，将混合料按一定重量置于模具中，压制成型；

④利用大功率烘箱进行酚醛树脂固化处理；

⑤按图纸要求，对热处理后的产品，进行后续机加工；

⑥包装入库。

Claims (6)

1.一种环保型高性能汽车刹车片的制备方法，是采用黏合剂、增强纤维、摩擦性能调节剂、无机填料按照配比进行混合，利用耐高温耦联剂进行表面处理，其特征在于：

A：配料、混合：

按配方对各个成分进行配料，然后，用特殊的混料机进行干式搅拌混合，保证纤维充分分散、均匀，制得混合料待用；控制混合时间：5～40分钟；

B：热压制成型：

采用正压方式在金属模具内压制成型，控制参数工艺：

温度：160±5℃，

压力：20±10％Mpa，

放气次数：4～6次，

保压时间：1～8分钟；

C：热处理：

将热压成型后的产品，再经过热处理，促使黏合剂达到最佳黏合状态，处理工艺为：

D：磨削加工：

利用干磨设备，将产品加工到图纸规定尺寸；

E：表面喷涂：

利用喷涂设备，将产品非摩擦面涂覆防锈涂层；

F：印标、包装：

按用户要求，印上特定的标示，包装待用。

2.一种环保型高性能汽车刹车片的成分按重量百分比为：

黏合剂4～15％、增强纤维10～48％、摩擦性能调节剂5～40％、无机填料10～60％。

3.根据权利1所述的环保型高性能汽车刹车片的制备方法，其特征在于：

所述的黏合剂是：酚醛类树脂、聚胺脂类树脂、环氧类树脂；

增强纤维是：钢纤维、铜纤维、铝纤维、芳伦纤维、涤纶纤维、碳纤维、麻纤维、纸纤维、纤维素纤维、喷胶岩棉纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、硅灰棉纤维、KFK复合纤维；

摩擦性能调节剂是：莫氏硬度大于4.5的粉体，如：铬铁矿、石英砂、氧化铝、碳化硅、长石、磁铁矿、硫铁矿、锆石，有机增韧粉体含丁晴橡胶、轮胎粉、有机摩擦剂；

各种固态粉体状润滑剂包括软金属、人造石墨、天然石墨、二硫化钼；

无机填料是：莫氏硬度小于4的陶瓷粉体，如：硫酸钡、硫化锑、高岭土、膨润土、荧石、碳酸钙、滑石粉、白云石、石膏、云母、蛭石、珊瑚岩。

4.根据要求2所述的一种环保型高性能汽车刹车片，其特征在于：其配方按重量百分比，酚醛树脂9％；钢纤维12％；黄铜纤维5％；紫铜纤维3％；芳伦纤维3％；玻璃纤维5％；硅灰棉6％；人造石墨5％；天然石墨5％；铬铁矿8％；硫铁矿8％；磁铁矿5％；硫化锑4％；硫酸钡10％；白云石5％；氟化钙3％；高岭土4％。

5.根据要求2所述的一种环保型高性能汽车刹车片，其特征在于：其配方按重量百分比，酚醛树脂15％；钢纤维20％；黄铜纤维5％；纤维素纤维3％；玻璃纤维5％；岩棉5％；FKF纤维3％；硅灰棉5％；人造石墨4％；天然石墨6％；铬铁矿4％；磁铁矿5％；硫铁矿4％；石英砂3％；氧化铝3％；高岭土5％；膨润土3％；蛭石2％。

6.根据要求2所述的一种环保型高性能汽车刹车片，其特征在于：其配方按重量百分比，酚醛树脂5％；钢纤维20％；芳伦纤维2％；紫铜纤维5％；黄铜纤维3％；纸纤维1％；硫化锑7％；人造石墨15％；石油焦6％；铬铁矿8％；氧化铝2％；硅灰棉9％；硫酸钡5％；白云石2％；蛭石3％；复合粒子7％。

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