專利名稱：一種混雜纖維摩擦材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多纖維混雜摩擦材料，特別是涉及到作為汽車摩擦制動(dòng)裝置、摩擦傳動(dòng)裝置中多纖維混雜摩擦材料及其制備。
背景技術(shù)：
制動(dòng)摩擦材料是汽車制動(dòng)器、離合器和摩擦傳動(dòng)裝置中的關(guān)鍵材料，其性能直接關(guān)系著汽車運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。汽車工業(yè)的高速發(fā)展，以及安全、舒適和環(huán)保性能的要求進(jìn)一步提高，對(duì)高性能制動(dòng)材料的研制開發(fā)提出新的迫切要求。制動(dòng)摩擦材料一方面要求要有高且穩(wěn)定的制動(dòng)力，即要求在廣泛的溫度范圍內(nèi)(-40~600℃)及速度、壓力與環(huán)境改變的情況下摩擦系數(shù)保持穩(wěn)定；另一方面要有良好的耐磨性以保證合適的使用壽命和制動(dòng)穩(wěn)定性；還應(yīng)有良好的導(dǎo)熱性、小振動(dòng)、無(wú)噪聲、對(duì)環(huán)境無(wú)污染和一定的高溫機(jī)械強(qiáng)度。傳統(tǒng)的石棉制動(dòng)材料，由于石棉耐高溫，強(qiáng)韌性較好，且來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，成為當(dāng)今制動(dòng)材料中的重要組成部分。但石棉制動(dòng)材料的熱衰退性以及石棉毒害性而被許多國(guó)家嚴(yán)格限制生產(chǎn)和使用。早期簡(jiǎn)單使用鋼纖維代替石棉的第一代半金屬制動(dòng)片，因金屬的易銹蝕、高發(fā)熱以及造價(jià)高、摩擦噪音等缺點(diǎn)，并未能完全取代石棉式制動(dòng)材料。目前出現(xiàn)的許多混雜纖維增強(qiáng)制動(dòng)摩擦材料，因其性能調(diào)控余地大、工藝簡(jiǎn)單、原材料獲取方便而受到肯定。像鋼纖維、玻璃纖維、克福拉(Kevlar)纖維、碳纖維、銅纖維、鈦酸鉀纖維、云母纖維、硅酸鋁纖維、尼龍纖維等新纖維，為廣泛開展混雜纖維摩擦材料的研究提供了原料選擇余地?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品主要是石棉式制動(dòng)片，市面上比較暢銷的國(guó)外產(chǎn)品主要有日本和德國(guó)產(chǎn)品牌產(chǎn)品，性能比石棉式剎車制動(dòng)片優(yōu)良，但這些混雜纖維摩擦材料價(jià)格較貴，且摩擦系數(shù)也不夠穩(wěn)定，如何尋找適宜的廉價(jià)天然礦物原料作為添加劑和填料，進(jìn)一步降低成本，改善性能，成為混雜纖維制動(dòng)摩擦材料的進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
本發(fā)明的目的是提供一種在不同溫度下摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率小、制動(dòng)效果好、成本低的混雜纖維摩擦材料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明利用價(jià)格極為低廉的葉蠟石[分子式為Al4[Si8O20](OH)4]作為混雜纖維制動(dòng)摩擦材料的填料，該材料的主要組份由葉蠟石粉、硅酸鋁纖維、鋼纖維、樹脂、銅粉、石墨粉、氧化鋁、硬脂酸鋅組成，各主要組分的配比為葉蠟石粉10-20份、硅酸鋁纖維15-22份、鋼纖維25-35份、樹脂20-30份、銅粉5-12份、石墨粉3-5份、氧化鋁5-10份、硬脂酸鋅1-2份。其中本發(fā)明所述材料的優(yōu)選組份配比可以為1.葉臘石粉15份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉8份、石墨粉5份、氧化鋁10份、硬脂酸鋅1份。
2.葉臘石粉10份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉12份、石墨粉5份、氧化鋁6份、硬脂酸鋅1份。
本發(fā)明所述的葉蠟石填料混雜纖維摩擦材料生產(chǎn)方法如下1.纖維預(yù)處理。將硅酸鋁纖維、鋼纖維放置在烘箱內(nèi)在120℃溫度下烘干1小時(shí)，樹脂放置烘箱內(nèi)在80℃溫度下烘干0.5小時(shí)。
2.混合攪拌。采用高速旋轉(zhuǎn)不小于1000rpm，內(nèi)裝有葉片和橫筋的攪拌機(jī)，在纖維預(yù)處理后將原料按配比稱量并在攪拌機(jī)內(nèi)混合攪拌約4分鐘，均勻攪拌后的混合材料外觀呈一個(gè)個(gè)羊絨狀的小團(tuán)，在每個(gè)小團(tuán)內(nèi)，由硅酸鋁纖維包裹纏繞著鋼纖維，填料和樹脂粉末分布其中。
3.熱壓成型。將上述羊絨狀的混合料用模具在160±5℃的溫度和25±3Mpa壓力下熱壓成型，熱壓保溫時(shí)間10-15分鐘，也可以根據(jù)制品的厚度按0.5-1min/mm確定。在熱壓開始的20-60秒，必須打開模腔，放氣二到三次。
4.熱處理。將熱壓成型后的制品在烘箱中半小時(shí)內(nèi)升溫到120℃，并保溫半小時(shí)，然后15分鐘以內(nèi)升溫到170℃，保溫2-3小時(shí)，并保持烘箱通風(fēng)，然后隨爐降溫冷卻。
由于葉蠟石具有良好的潤(rùn)滑性和摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，采用了廉價(jià)的葉蠟石作為填料，使得所述的摩擦材料按其組份配比以及制備方法制得后，能降低成本，改善摩擦性能，降低磨損率。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例和比較對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅限于這些例子。
實(shí)施例一 取如下成分配比并根據(jù)上述工藝步驟制作摩擦材料硅酸鋁纖維21份；鋼纖維32份；葉蠟石粉15份；樹脂28份；銅粉8份；石墨粉5份；氧化鋁10份；硬脂酸鋅1份。
實(shí)施例二 取如下成分配比并根據(jù)上述工藝步驟制作摩擦材料硅酸鋁纖維21份；鋼纖維32份；葉蠟石粉10份；樹脂28份；銅粉12份；石墨粉5份；氧化鋁6份；硬脂酸鋅1份。
比較例 樣品取實(shí)施例一的樣品為試樣一，實(shí)例二的樣品為試樣二，另取國(guó)產(chǎn)華達(dá)制動(dòng)材料有限公司生產(chǎn)的金杯海獅6480用制動(dòng)片為試樣三，德國(guó)Continental Teves AG&Co.OHG生產(chǎn)的ATE126FF桑塔納用無(wú)石棉制動(dòng)片為試樣四；日本トョタ自動(dòng)車株式會(huì)社生產(chǎn)TOYOTA用制動(dòng)片為試樣五，分別在100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃等不同摩擦表面溫度下進(jìn)行摩擦系數(shù)和磨損率性能測(cè)定試驗(yàn)，五種樣品測(cè)試結(jié)果以及盤式制動(dòng)器用襯片國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)許用值分列對(duì)比如下試驗(yàn)?zāi)p率的結(jié)果對(duì)比 試驗(yàn)?zāi)Σ料禂?shù)的結(jié)果對(duì)比
盤式制動(dòng)器用襯片國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5763-1998)

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該材料樣品在溫度100℃…350℃之間，其摩擦系數(shù)在0.35的小范圍內(nèi)波動(dòng)，穩(wěn)定性超過(guò)市面上國(guó)內(nèi)外品牌產(chǎn)品，具有很好的摩擦穩(wěn)定性，據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為摩擦系數(shù)在0.36±0.04范圍內(nèi)制動(dòng)效果較好。磨損率遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，接近于國(guó)際品牌產(chǎn)品，綜合性價(jià)比有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。
此外，本發(fā)明并不局限于上述的組配與制備方法，同樣適用于其他的組配與制備方法，只要利用葉蠟石作為混雜纖維摩擦材料的組分來(lái)組配和制備，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種葉蠟石填料混雜纖維摩擦材料，主要組份由葉蠟石粉、硅酸鋁纖維、鋼纖維、樹脂、銅粉、石墨粉、氧化鋁、硬脂酸鋅組成，其特征在于，該材料用葉石蠟粉作為填料，各主要組分的配比為葉蠟石粉10-20份、硅酸鋁纖維15-22份、鋼纖維25-35份、樹脂20-30份、銅粉5-12份、石墨粉3-5份、氧化鋁5-10份、硬脂酸鋅1-2份。
2.權(quán)力要求1所述的葉蠟石填料混雜纖維摩擦材料生產(chǎn)方法，其特征在于(1)纖維預(yù)處理。將硅酸鋁纖維、鋼纖維放置在烘箱內(nèi)在120℃溫度下烘干1小時(shí)，樹脂放置烘箱內(nèi)在80℃溫度下烘干0.5小時(shí)。(2)混合攪拌。纖維預(yù)處理后，將原料按配比稱量后，在攪拌機(jī)內(nèi)混合，使攪拌后的混合材料外觀呈一個(gè)個(gè)羊絨狀的小團(tuán)，在每個(gè)小團(tuán)內(nèi)，由硅酸鋁纖維包裹纏繞著鋼纖維，填料和樹脂粉未分布其中。(3)熱壓成型。將上述羊絨狀的混合料用模具在160℃±5℃的溫度和25±3Mpa壓力下熱壓成型，熱壓保溫時(shí)間10-15分鐘，在熱壓開始的20-60秒，必須打開模腔，放氣二到三次。(4)熱處理。將熱壓成型后的制品在烘箱中半小時(shí)內(nèi)升溫到120℃，并保溫半小時(shí)，然后15分鐘以內(nèi)升溫到170℃，保溫2-3小時(shí)，并保持烘箱通風(fēng)，然后隨爐降溫冷卻。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料，其特征在于所述材料的主要組份配比為葉蠟石粉15份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉8份、石墨粉5份、氧化鋁10份、硬脂酸鋅1份。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料，其特征在于所述材料的主要組份配比為葉蠟石粉10份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉12份、石墨粉5份、氧化鋁6份、硬脂酸鋅1份。
5.根據(jù)權(quán)力要求2所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料生產(chǎn)方法，其特征在于將原料按配比稱量后在攪拌機(jī)內(nèi)混合攪拌約4分鐘。
6.根據(jù)權(quán)力要求2所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料生產(chǎn)方法，其特征在于采用高速旋轉(zhuǎn)不小于1000rpm，內(nèi)裝有葉片和橫筋的攪拌機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)力要求2所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料生產(chǎn)方法，其特征在于所述的熱壓保溫時(shí)間可根據(jù)制品的厚度按0.5-1min/mm確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用價(jià)格極為低廉的葉蠟石作為填料的混雜纖維制動(dòng)摩擦材料，該材料的主要組份由葉蠟石粉、硅酸鋁纖維、鋼纖維、樹脂、銅粉、石墨粉、氧化鋁、硬脂酸鋅組成，經(jīng)過(guò)各組份配比、纖維預(yù)處理、混合攪拌、熱壓成型、熱處理等制備工藝制得。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得該混雜纖維制動(dòng)摩擦材料在不同溫度下摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率小、制動(dòng)效果好、成本低。產(chǎn)品的性價(jià)比優(yōu)于市面上的國(guó)內(nèi)外品牌同類產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08J5/14GK1487005SQ0313218
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者高誠(chéng)輝, 林有希, 林謝昭, 黃健萌, 何志凌 申請(qǐng)人:福州大學(xué)