一種碳酸鈣晶須增強(qiáng)樹脂-橡膠基摩擦材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種碳酸鈣晶須增強(qiáng)樹脂-橡膠基摩擦材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 摩擦材料是用于諸多運(yùn)動機(jī)械和裝備中起傳動、制動、減速、轉(zhuǎn)向、駐車等作用的 功能配件。摩擦材料廣泛用于各種交通運(yùn)輸工具，如汽車、火車、飛機(jī)、艦船等和各種機(jī)器設(shè) 備的剎車片和離合器片，在制動裝置中，利用剎車片的摩擦性能，將轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)化為熱能 及其他形式的能量，從而使傳動裝置制動。汽車作為人們出行的主要交通工具，汽車制動系 統(tǒng)中的制動材料直接影響著汽車的安全性能。目前市場上所使用的汽車制動片主要存在的 問題：摩擦系數(shù)穩(wěn)定性較差，耐熱性較低，緊急制動時噪音大等一系列問題。
[0003] 我國目前應(yīng)用于汽車的制動摩擦材料中增強(qiáng)纖維主要有芳綸纖維、玻璃纖維、硫 酸鈣晶須和礦物纖維等，其中芳綸纖維和礦物纖維價格普遍較高，玻璃纖維容易傷對偶且 摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。目前有關(guān)碳酸鈣晶須在樹脂基摩擦材料中的應(yīng)用較少，且是主要是作為 輔助成分，如中國專利CN104214257A公開了一種雙晶須復(fù)合增強(qiáng)樹脂基汽車制動器襯片， 按重量計，包括碳酸鈣晶須14~16%、六鈦酸鉀晶須2~3%、酚醛樹脂12~14%、羧基粉 末丁腈橡膠2~4%、石墨8~12%，摩擦性能調(diào)節(jié)劑15~25%，填料30~40%。該發(fā)明 粘結(jié)劑是酚醛樹脂，且含量較高，在高溫制動時摩擦性能存在衰退現(xiàn)象，縮短了摩擦材料使 用壽命。
[0004] 目前，尚未有關(guān)于碳酸鈣晶須增強(qiáng)樹脂-橡膠基摩擦材料的研究報導(dǎo)。本發(fā)明摩 擦材料的制備是通過添加碳酸鈣晶須與其他高性能纖維混合增強(qiáng)，并通過添加一定量的樹 脂-橡膠組成的雙粘結(jié)劑，可以解決當(dāng)前制動摩擦材料制動噪音、高溫易氧化分解、硬度 高、韌性差、摩擦系數(shù)低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種碳酸鈣晶須增強(qiáng)樹脂-橡膠基摩擦材料及其制備方法，采用密 煉機(jī)混料，經(jīng)過壓制成型、固化熱處理等工藝路線，制備新型的碳酸鈣晶須增強(qiáng)樹脂-橡膠 基摩擦材料，可以部分或全部取代有機(jī)或無機(jī)纖維在摩擦材料中的地位，解決汽車用制動 摩擦材料耐熱性低、熱裂紋、摩擦系數(shù)不穩(wěn)定、成本過高的問題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種碳酸鈣晶須增強(qiáng)樹脂-橡膠基摩擦材料，其特征在于，包括以下重量份的組 分：液體丁腈橡膠改性酚醛樹脂10~15份、丁苯橡膠5~10份、碳酸鈣晶須0~25份、鋼 纖維10~20份、海泡石纖維0~8份、礦物纖維0~8份、芳纟侖纖維0~3份、硫酸鋇5~ 8份、氧化鎂5~10份、氧化錯2~3份、鱗片石墨5~10份、炭黑1~5份、石油焦炭5~ 10份和摩擦粉3~7份。
[0008] 本發(fā)明優(yōu)選的方案為：液體丁腈橡膠改性酚醛樹脂12份、丁苯橡膠7份、碳酸鈣晶 須15份、鋼纖維20份、海泡石纖維3份、硫酸鋇8份、鱗片石墨10份、炭黑3份、氧化鋁粉 3份、石油焦炭6份、氧化鎂10份和摩擦粉7份。
[0009] 以上所述摩擦粉為卡德萊腰果殼油摩擦粉。
[0010] 所述的碳酸鈣晶須直徑為0.5~lym，長度為20~30ym，莫氏硬度為2. 8~ 3.1，密度為2.7~2.98/〇113411值為9~9.5。
[0011] -種碳酸鈣晶須增強(qiáng)樹脂-橡膠基摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：
[0012] (1)配料：按照權(quán)利要求1所述配方稱取各組分；
[0013] (2)密煉：將上述各組分原料投入密煉機(jī)，在轉(zhuǎn)速為30r/min、溫度為80°C下密煉 15min，從出料口排料，排出的物料在室溫下冷卻烘干，得到干燥物料；
[0014] (3)破碎：將干燥物料放入破碎機(jī)，破碎至5~10目，得到混合物料；
[0015] (4)熱壓成形：模具腔中放入加工好的閘瓦鋼背，將混合物料預(yù)熱至80°C，投入模 具腔中，經(jīng)過合模在熱壓機(jī)上，在熱壓溫度160~170°C、壓力15~18MPa下熱壓固化3~ 8S；
[0016] (5)固化熱處理：將壓制后的合成閘瓦放入程序控制干燥箱中進(jìn)行固化熱處理， 升溫至200~220°C，保溫4~5h;再將其冷卻至室溫，即可得到制動片摩擦材料。
[0017] 以上所述步驟（4)和步驟（5)的升溫速率均小于3°C/min。
[0018] 以上所述密煉機(jī)為強(qiáng)力加壓翻轉(zhuǎn)式密煉機(jī)。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0020] (1)采用液體丁腈橡膠改性酚醛樹脂和丁苯橡膠作為黏合劑，液體丁腈橡膠改性 酚醛樹脂可以增加摩擦材料的韌性、摩擦系數(shù)、耐熱性等，提高了制動片的抗沖擊性和降低 硬度，提高和穩(wěn)定了摩擦系數(shù)，解決汽車用制動摩擦材料耐熱性低、熱裂紋、摩擦系數(shù)不穩(wěn) 定、成本過高的問題。
[0021] (2)采用耐高溫、高強(qiáng)度的碳酸鈣晶須，與玻璃纖維、芳綸漿柏、銅纖維和礦物棉 相比，具有更高的性價比，在高溫條件下具有高溫摩擦系數(shù)低、熱衰退小和制動噪音低的優(yōu) 點(diǎn)，能夠改善合成摩擦材料制動時摩擦系數(shù)的平穩(wěn)性，是制備大功率制動用合成摩擦材料 的理想增強(qiáng)材料，可以部分或全部取代有機(jī)或無機(jī)纖維在摩擦材料中的地位。
[0022] (3)本發(fā)明增強(qiáng)材料配合鋼纖維使用，提高了材料強(qiáng)度和韌性，減少了合成摩擦材 料的熱衰退，以及在承受沖擊、剪切、拉伸等力的作用下不至于出現(xiàn)裂紋、斷裂、崩缺等機(jī) 械損傷。
[0023] (4)本發(fā)明工藝采用密煉機(jī)混合原材料，保證了摩擦材料中各組分混合的均勻性， 減少樹脂基摩擦材料使用犁釘耙式和立式高速混料機(jī)對纖維的損傷，使得兩種粘結(jié)劑與其 他組分的界面結(jié)合更加緊密，保證了合成材料的綜合力學(xué)性能。密煉后的混合料通過破碎 造粒再進(jìn)行壓制進(jìn)一步材料組分分布的均勻性，保證了材料制備后性能的穩(wěn)定。
[0024] (5) -般樹脂基摩擦材料固化熱處理的溫度是180°C，而本發(fā)明采用200°C熱處理 溫度，提高了材料制動過程中高溫摩擦材料的穩(wěn)定性。
[0025](6)本發(fā)明還具有制備工藝簡單、能耗低、材料均勻性好、導(dǎo)熱性能好、濕態(tài)和高溫 摩擦系數(shù)穩(wěn)定低磨耗率、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，適合汽車及動力機(jī)械用制動裝置，具有很廣闊 的應(yīng)用前景，且適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不限于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] -種碳酸鈣晶須增強(qiáng)橡膠基摩擦材料的各組分含量：
[0029] 液體丁腈橡膠改性酚醛樹脂12kg、丁苯橡膠6kg、碳酸鈣晶須5kg、鋼纖維15kg、海 泡石纖維8kg、礦物纖維lkg、硫酸鋇8kg、氧化鎂5kg、氧化錯3kg、鱗片石墨8kg、炭黑3kg、 石油焦炭6kg和卡德萊腰果殼油摩擦粉5kg。
[0030] 制備方法：
[0031] (1)配料：嚴(yán)格按照上述配方要求用電子稱稱取各種原料；
[0032] (2)密煉：選用強(qiáng)力加壓翻轉(zhuǎn)式密煉機(jī)，將配料投入其中，從出料口排料在轉(zhuǎn)速為 30r/min、溫度為80 °C下密煉15min，從出料口排料，排出的物料在室溫下冷卻，得到干燥物 料，物料保存到儲料筒中；
[0033] (3)破碎：將干燥后的原料放入破碎機(jī)，破碎至5目，得到混合物料；
[0034] (4)熱壓成形：模具腔中放入加工好的閘瓦鋼背，將混合料預(yù)熱至80°C，投入模具 腔中，經(jīng)過合模在熱壓機(jī)上于熱壓溫度165°C、壓力15MPa，熱壓固化時間5S;
[0035] (5)固化熱處理：將壓制后的合成閘瓦放入程序控制干燥箱中進(jìn)行固化熱處理， 200°C下保溫時間為5h;冷卻至室溫，即可得到制動片。
[0036]通過檢測本實(shí)施例合成的制動片其物理性能如下：
[0037]
[0038] 通過在MM1000-III型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測得本實(shí)施合成制動片的摩擦磨損性能 如下：
[0039]
[0040] 實(shí)施例2
[0041] -種碳酸鈣晶須增強(qiáng)橡膠基摩擦材料的各組分含量：
[0042] 液體丁腈橡膠改性酚醛樹脂10kg、丁苯橡膠8kg、碳酸鈣晶須10kg、鋼纖維10kg、 海泡石纖維5kg、硫酸鋇5kg、氧化鎂8kg、氧化錯2kg、鱗片石墨5kg、炭黑5kg、石油焦炭8kg 和卡德萊腰果殼油摩擦粉3kg。
[0043] 制備方法：
[0044] (1)配料：嚴(yán)格按照上述配方要求用電子稱稱取各種原料；
[0045] (2)密煉：選用強(qiáng)力加壓翻轉(zhuǎn)式密煉機(jī)，將配料投入其中，從出料口排料，在轉(zhuǎn)速 為30r/min、溫度為80°C下密煉15min，從出料口排料，排出的物料在室溫下冷卻，得到干燥 物料，料保存到儲料筒中；
[0046] (3)破碎：將干燥后的原料放入破碎機(jī)，破碎至5目，得到混合物料；
[0047] (4)熱壓成形：模具腔中放入加工好的閘瓦鋼背，將混合料預(yù)熱至80°C，投入模具 腔中，經(jīng)過合模在熱壓機(jī)上于熱壓溫度165°C、壓力15MPa，熱壓固化時間6S;
[0048] (5)固化熱處理：將壓制后的合成閘瓦放入程序控制干燥箱中進(jìn)行固化熱處理， 200°C下保溫時間為5h，冷卻至室溫，即可得到制動片。
[0049] 通過檢測本實(shí)施例合成的制動片其物理性能如下：
[00501
[0051] 在麗1000-III型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測得本實(shí)施合成制動片的摩擦磨損性能如下：
[0052]
[0054] 實(shí)施例3
[0055] -種碳酸鈣晶須增強(qiáng)橡膠基摩擦材料的各組分含量：
[0056] 液體丁腈橡膠改性酚醛樹脂15kg、丁苯橡膠8kg、碳酸鈣晶須15kg、鋼纖維20kg、 礦物纖維8kg、芳纟侖纖維3kg、硫酸鋇8kg、氧化鎂8kg、氧化錯3kg、鱗片石墨10kg、炭黑lkg、 石油焦炭5kg和卡德萊腰果殼油摩擦粉6kg。
[0057] 制備方法：
[0058] (1)配料：嚴(yán)格按照上述配方要求用電子稱稱取各種原料；
[0059] (2)密煉：選用強(qiáng)力加壓翻轉(zhuǎn)式密煉機(jī)，將配料投入其中，從出料口排料在轉(zhuǎn)速為 30r/min、溫度為80°C下密煉15min，從出料口排料，排出的物料在室溫下冷卻，得到干燥物 料，物料保存到儲料筒中；
[0060] (3)破碎：將干燥后的原料放入破碎機(jī)，破碎至10目，得到混合物料；
[0061] (4)熱壓成形：模具腔中放入加工好的閘瓦鋼背，將混合料預(yù)熱至80°C，投入模具 腔中，經(jīng)過合模在熱壓機(jī)上于熱壓溫度170°C、壓力17MPa，熱壓固化時間3S;
[0062] (5)固化熱處理：將壓制后的合成閘瓦放入程序控制干燥箱中進(jìn)行固化熱處理， 220°C下保溫時間為4h，冷卻至室溫，即可得到制動片。
[0063] 通過檢測本實(shí)施例合成的制動片其物理性能如下：
[0064]
[0065] 在麗1000-III型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測得本實(shí)施合成制動片的摩擦磨損性能如下:
[0066]
[0067] 實(shí)施例4
[0068] -種碳酸鈣晶須增強(qiáng)橡膠基摩擦材料的各組分含量：