一種青檀皮纖維增強環(huán)保型剎車片的制作方法
【專利摘要】一種青檀皮纖維增強環(huán)保型汽車剎車片，采用丁腈橡膠改性酚醛樹脂作為粘結劑，以青檀皮纖維，間位芳綸纖維，陶瓷纖維作為增強材料，并加入碳化硅增磨材料，軟性泡沫鐵粉，鱗片鋁粉，炭黑作為摩擦性能調節(jié)劑，來改善和提高剎車片的摩擦性能。該剎車片的主要性能指標已達到國家有關標準，是新一代環(huán)保型汽車剎車片。本發(fā)明經(jīng)過多次正交試驗得到最優(yōu)的配方體系和加工工藝，所制備的青檀皮纖維增強環(huán)保型汽車剎車片，具有產(chǎn)品強度高，摩擦性能穩(wěn)定，重量輕，成本低，環(huán)保無污染等優(yōu)點。
【專利說明】
-種青檀皮纖維増強環(huán)保型剎車片
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及汽車制動用剎車片，具體設及一種青檀皮纖維增強環(huán)保型剎車片。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車向載重化和高速化發(fā)展，人們對汽車的摩擦制動材料的性能要求越來越 高。除高速、重載、安全可靠、乘坐舒適、操作方便等外，開發(fā)出污染少、噪音低、不產(chǎn)生或少 產(chǎn)生摩擦粉塵的綠色環(huán)保型摩擦材料，控制對環(huán)境的污染己逐漸成為人們行車及生活的首 要要求。
[0003] 經(jīng)過多年對各種天然纖維的潛屯、研究發(fā)現(xiàn)，W天然作為增強纖維制備摩擦材料， 可W有效降低噪音，延長剎車盤的使用壽命，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生有害的摩擦粉塵，符合現(xiàn)代環(huán) 保要求，代表目前摩擦材料的發(fā)展方向。
[0004] 天然纖維具有較高的強度，可W滿足力學性能，而且天然纖維來源廣泛，可再生， 綠色無毒，產(chǎn)量巨大。天然纖維的加入，可W降低材料的密度、減小其磨損量，但同時也會降 低材料的摩擦系數(shù)。如果將天然纖維與增強適當?shù)幕w混合可W制成完全降解的摩擦材 料，運種材料將獲得巨大的市場空間。目前，采用天然纖維改性W及結構仿生等技術可W大 幅調高天然纖維與基體的相容性和均一性，提高摩擦材料的性能。
[0005] 青檀皮纖維是一種在我國使用歷史悠久的天然纖維，在古代經(jīng)常被用于編制繩 索、造紙等;在現(xiàn)代，青檀皮纖維又被開發(fā)應用于制備復合材料、彈性材料等新領域。青檀在 我國栽種范圍廣泛，、纖維剝取簡單且來源充足。青檀皮纖維長度在1.7~3.7cm之間，長寬 比為80，強度高，尤其是纖維規(guī)整度好，即有80%纖維長度十分接近，用于復合材料時均勻 度好。具有價廉質輕、比強度、比模量高、拉伸強度高、耐摩擦性好等優(yōu)良特性。
[0006] 目前國內汽車剎車片的發(fā)展還停留在注重制動效果與安全性的階段，沒有發(fā)展到 注重舒適性、環(huán)保性的階段。但現(xiàn)代汽車正朝著高性能、高速度、安全舒適等方向發(fā)展，運就 要求作為汽車重要組成部分的制動系統(tǒng)必須安全可靠，同時必須不斷開發(fā)新的剎車材料W 滿足更嚴格的要求，天然纖維增強剎車片必然成為今后的一個發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有半金屬剎車片的缺點而提供的一種產(chǎn)品強度高，摩擦性 能穩(wěn)定，重量輕，成本低，環(huán)保無污染的青檀皮纖維增強環(huán)保型剎車片。
[000引本發(fā)明的實現(xiàn)方法如下： 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，青檀皮纖維增強環(huán)保型高性能剎車片的主要組分如下:青檀皮 纖維，間位芳絕纖維，陶瓷纖維，下臘橡膠改性酪醒樹脂，硅烷偶聯(lián)劑，碳化娃增磨材料，軟 性泡沫鐵粉，鱗片侶粉，炭黑，石英粉，娃酸侶空屯、球，硫酸巧晶須。
[0009]本發(fā)明提供的青檀皮纖維增強環(huán)保型高性能汽車剎車片的制備工藝，具體工藝設 備及生產(chǎn)方案如下： 工藝設備:立軸式高速混料機，轉速800~1000轉/分，南通奧普機械工程有限公司生 產(chǎn)，每次可混料約1kg;剎車片配方研究專用熱壓機，型號JFY50,吉林大學機電設備研究所 制造;恒溫干燥箱，型號D服一9070A，上海齊新科學有限公司生產(chǎn)。
[0010] 工藝流程:配料^計量^混料^注射^熱壓^熱處理^磨平面^開槽^表面高溫 處理^噴漆^質檢^印標^包裝^入庫。
[0011] 剎車片的加工和填充過程如下： 1. 配料:將樹脂、纖維、填料按照配方的比例在自動配料系統(tǒng)中進行配料，自動加料，計 量，排料； 2. 混料:經(jīng)過配比稱重好的物料倒入到混料機中，混料機采用準祀式混料機，混料時間 約為20Min; 3. 注射:經(jīng)過混料后的物料，呈流動膠體狀態(tài)，將膠體狀態(tài)的物料加入到注射裝置中， 向壓制模具中注射，采用的注射機為螺桿旋轉注射機。
[001^ 殺陣片的壓審腳程如下： 1. 壓制模具中充滿膠狀摩擦材料混合物后，利用鎖模裝置將壓制模具鎖緊； 2. 在壓制過程中，保持熱壓溫度在180°C左右，熱壓壓力為45~60MPa，保壓時間為25 ~30Min; 3. 壓制完成后對其進行保溫處理，在150°C下保溫3~5小時，在150°C下保溫1小時，在 180°C下保溫2小時，隨爐溫冷卻； 4. 將制備好的摩擦材料按照所需的剎車片摩擦塊的尺寸切割，將摩擦塊和鋼背放在 模具中壓制成型； 5. 經(jīng)過壓制后的剎車片，要經(jīng)過熱處理工序處理，熱處理溫度為160°C~190°C，熱處 理時間為2.5~化，然后隨爐冷卻； 6. 將熱處理后的剎車片，用刀具對周邊的溢料和毛刺進行處理，根據(jù)技術要求進行鉆 孔，磨削內弧、外弧W及倒角，打印標記，檢驗。
[0013] 本發(fā)明采用的天然增強纖維是青檀皮纖維，青檀皮纖維斷裂強度較高，纖維均勻 度好，初性較好。
[0014] 青檀皮纖維使用前要經(jīng)過化學預處理:將2~3年生青檀莖皮放入抑4-5的果膠酶 溶液中，溫度35±5°C，浸泡時間為3±0.5小時;然后將經(jīng)過酶處理的青檀莖皮用蒸饋水沖 洗后，置于2%Na0H中在80~85 °C溫度下煮25 ± 5min，取出用蒸饋水洗凈，青檀皮纖維可分離 成完整的纖維。經(jīng)本發(fā)明處理的青檀莖皮能分離成完整、清晰的纖維。
[0015] 間位芳絕纖維采用美國杜邦公司的芳絕長纖維為原料，采用特殊工藝加工成絨狀 纖維，再研磨原纖化，使其表面呈蓬松的毛羽狀，沿纖維軸向排列許多微原纖，形成很大的 表面積，具有良好的吸附性，可很好的與樹脂及填料濕潤。還可W可提高材料的摩擦穩(wěn)定 性，降低磨損量，還可W改善摩擦材料存在著易傷對偶、熱衰退率和硬度等缺點。
[0016] 本發(fā)明中采用的無機增強纖維是常州市耀邦剎車片廠生產(chǎn)的陶瓷纖維。陶瓷纖維 采用優(yōu)質娃酸侶纖維（高侶型），經(jīng)過短切加工而成的人造礦物纖維，其在剎車片中的作用 如下:硬度低，能很好的吸收剎車片因制動而發(fā)出的噪音;具有良好的耐高溫性能，極低的 導熱系數(shù)，它附于剎車片表面能有效的降低剎車片中其他低溫材料的熱衰退性和膨脹性， 提高了剎車片在制造和使用過程中的穩(wěn)定性。
[0017] 本發(fā)明專利中使用的粘合劑為下臘橡膠改性酪醒樹脂。下臘橡膠改性酪醒樹脂是 w下臘橡膠粉為改性劑制備的新型改性酪醒樹脂，可w使制得的剎車片磨耗低、抗沖擊強 度高、硬度和摩擦系數(shù)適中，高溫下抗熱衰退明顯的提高，且加工熱膨脹和熱龜裂小。
[0018] 本發(fā)明專利中使用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0019] 本發(fā)明專利中使用的摩擦性能調節(jié)劑為碳化娃增磨材料，軟性泡沫鐵粉，鱗片侶 4ζ/\ MzL 曬 顆，。
[0020] 碳化娃是經(jīng)過精細加工的優(yōu)質增摩料，其莫氏硬度為9，僅次于金剛石，高溫性能 特別穩(wěn)定，即使在較高的溫度下，它能保持非常好的摩擦系數(shù)，在配方中添加一定量的碳化 娃組分，能有效的降低摩擦材料高溫制動的衰退性。
[0021] 強力泡沫鐵粉是將低碳鋼鐵粉在高溫下加入發(fā)泡劑，制得具有大量表面微孔及結 構疏松的顆粒。由于其表面富含微孔，有利于對樹脂材料在其上的滲透與吸附，與之形成網(wǎng) 絡鑲嵌結構，顯著提高摩擦片的整體粘結強度；另外其具有大量的表面微孔和疏松的內部 結構，使它能夠有效地吸收摩擦噪音，并使剎車變得平和、柔順，不易刮傷對偶。本專利使用 的強力泡沫鐵粉粒度40~120,堆密度2~2.5 g/ cm3。
[0022] 鱗片侶粉采用純度高的熟侶為原料加工而成，用于各類剎車片中起到穩(wěn)定摩擦系 數(shù)和降低磨損的作用。在摩擦過程中金屬侶的烙化吸收了大量的熱能，起到了散熱的作用。 其粒度為60目~80目，松密度1.2~1.5g/cm3。
[0023] 炭黑為卡博特炭黑，加速擴散制動過程中產(chǎn)生的熱量，炭黑也可W對摩擦材料進 行補強，W幫助保持摩擦材料的完整性，并延長它們的使用壽命，同時可W保持摩擦穩(wěn)定 性、顏色均勻性，W增強耐磨性并減少制動噪音。
[0024] 本發(fā)明專利中使用填料為石英粉，娃酸侶空屯、球，硫酸巧晶須。
[0025] 石英粉系中性無機填料，容易滲和、質純色白，顆粒度均勻，與酪醒樹脂混合浸潤 性好。
[00%]娃酸侶空屯、球由含娃酸侶成分顆粒，烙點1600~1700度，經(jīng)分段加熱膨脹而成得 閉孔小球，內部有很多孔穴，在摩擦材料應用中具有吸收噪音，吸附性強的特點，娃酸侶空 屯、球具有硬度低，比重輕，顆粒度好。
[0027] 硫酸巧晶須是纖維狀單晶體，具有高強度、高模量、高初性、高絕緣性、耐磨耗、耐 高溫、價廉等諸多優(yōu)良的理化性能，作為增初補強材料，是所有晶須產(chǎn)品中質量最好的新型 晶須材料。與石英粉、娃酸侶空屯、球為混合填料，并加入少量硅烷偶聯(lián)劑，與改性酪醒樹脂 混合，其粘接強度、初性、耐熱性、阻燃性、耐磨性能都有很大提高。本發(fā)明專利中使用硫酸 巧晶須的指標:長度80-120皿，長徑比40:60，直徑5~6皿，烙點:800 W上。
【具體實施方式】
[0028] 青檀皮纖維增強環(huán)保型汽車剎車片采用下臘橡膠改性酪醒樹脂作為粘結劑，W青 檀皮纖維，間位芳絕纖維，陶瓷纖維作為增強材料，并加入碳化娃增磨材料，軟性泡沫鐵粉， 鱗片侶粉，炭黑作為摩擦性能調節(jié)劑，來改善和提高剎車片的摩擦性能。該剎車片初性好、 強度高、穩(wěn)定性好，其主要性能指標已達到國家有關標準，是新一代環(huán)保型汽車剎車片。
[0029] 本發(fā)明經(jīng)過多次試驗得到的的最佳配方比例為：

剎車片的加工和填充過程如下： 1. 配料:將樹脂、纖維、填料按照配方的比例在自動配料系統(tǒng)中進行配料，自動加料，計 量，排料； 2. 混料:經(jīng)過配比稱重好的物料倒入到混料機中，混料機采用準祀式混料機，混料時間 約為20Min; 3. 注射:經(jīng)過混料后的物料，呈流動膠體狀態(tài)，將膠體狀態(tài)的物料加入到注射裝置中， 向壓制模具中注射，采用的注射機為螺桿旋轉注射機。
[0030] 剎車片的壓制過程如下： 1. 壓制模具中充滿膠狀摩擦材料混合物后，利用鎖模裝置將壓制模具鎖緊； 2. 在壓制過程中，保持熱壓溫度在180°C左右，熱壓壓力為45~60MPa，保壓時間為25 ~30Min; 3. 壓制完成后對其進行保溫處理，在150°C下保溫3~5小時，在150°C下保溫1小時，在 180°C下保溫2小時，隨爐溫冷卻； 4. 將制備好的摩擦材料按照所需的剎車片摩擦塊的尺寸切割，將摩擦塊和鋼背放在 模具中壓制成型； 5. 經(jīng)過壓制后的剎車片，要經(jīng)過熱處理工序處理，熱處理溫度為160°C~190°C，熱處 理時間為2.5~化，然后隨爐冷卻； 6. 將熱處理后的剎車片，用刀具對周邊的溢料和毛刺進行處理，根據(jù)技術要求進行鉆 孔，磨削內弧、外弧W及倒角，打印標記，檢驗。
[0031] 本發(fā)明經(jīng)過多次正交試驗得到最優(yōu)的配方體系和加工工藝，在最優(yōu)工藝條件下所 制備的青檀皮纖維增強環(huán)保型汽車剎車片，具有產(chǎn)品強度高，耐熱性好，重量輕，摩擦性能 穩(wěn)定，制動距離短，環(huán)保無污染。
【主權項】
1. 一種青檀皮纖維增強環(huán)保型剎車片，其特征在于:其配方中各組分的質量比例為青 檀皮纖維10%，間位芳綸纖維4%，陶瓷纖維14%，丁腈橡膠改性酚醛樹脂11%，硅烷偶聯(lián)劑 3.5%，碳化硅增磨材料2.5%，軟性泡沫鐵粉5%，鱗片鋁粉4%，炭黑3%，石英粉16%，硅酸鋁空心 球12%，硫酸鈣晶須15%。2. -種青檀皮纖維增強環(huán)保型剎車片的制備方法，其特征在于青檀皮纖維的脫膠處理 工藝為:先將2~3年生青檀莖皮放入pH 4-5的果膠酶溶液中，溫度35±5°C，浸泡時間為3土 〇. 5小時;然后將經(jīng)過酶處理的青檀莖皮用蒸餾水沖洗后，置于2%NaOH中在80~85°C溫度下 煮25±5min，取出用蒸餾水洗凈。
【文檔編號】F16D69/02GK105972132SQ201610401572
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月11日
【發(fā)明人】姜宜寬
【申請人】姜宜寬