專利名稱：環(huán)保型高性能汽車剎車片及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用塑性狀態(tài)的物質生產(chǎn)特殊制品，具體是汽車制動材料及其制備工藝。
背景技術：
隨著汽車速度的提高、載重量的加大、環(huán)保意識的日益增強，汽車行業(yè)對制動剎車片的綜合性能也提出了越來越高的要求。用石棉做成的汽車制動剎車片，在緊急剎車后產(chǎn)生的高溫狀態(tài)下(300℃左右)，摩擦系數(shù)會嚴重下降，導致制動力矩衰退嚴重，影響行車安全；且使用壽命短，更換頻繁，這不但致使作業(yè)成本高，而且在高溫磨損下形成的脫水石棉粉塵，對人體具有很強的致癌作用，對環(huán)境造成污染。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法制備環(huán)保型高性能汽車剎車片，替代用石棉纖維制作的汽車制動剎車片，以克服石棉汽車剎車片的高溫衰退缺陷，提高剎車片的整體摩擦性能，延長其使用壽命，降低作業(yè)成本，凈化環(huán)境。
本發(fā)明環(huán)保型高性能汽車剎車片的制備方法是采用黏合劑、增強纖維、摩擦性能調節(jié)劑、無機填料按照配比進行混合，利用耐高溫耦聯(lián)劑進行表面處理，具體工藝步驟如下A配料、混合按配方對各個成分進行配料，然后，用特殊的混料機進行干式攪拌混合，保證纖維充分分散、均勻，制得混合料待用；控制混合時間5～40分鐘。
B熱壓制成型采用正壓方式在金屬模具內壓制成型，控制參數(shù)工藝溫度160±5℃壓力20±10％Mpa；放氣次數(shù)4～6次；保壓時間1～8分鐘。
C熱處理將熱壓成型后的產(chǎn)品，再經(jīng)過熱處理，促使黏合劑達到最佳黏合狀態(tài)，處理工藝為 D磨削加工利用干磨設備，將產(chǎn)品加工到圖紙規(guī)定尺寸。
E表面噴涂利用噴涂設備，將產(chǎn)品非摩擦面涂覆防銹涂層。
F印標、包裝按用戶要求，印上特定的標示，包裝待用。
本發(fā)明環(huán)保型高性能汽車剎車片的成分按重量百分比為黏合劑4～15％、增強纖維10～48％、摩擦性能調節(jié)劑5～40％、無機填料10～60％。
本發(fā)明環(huán)保型高性能汽車剎車片的制備方法，其成分為黏合劑是酚醛類樹脂、聚胺脂類樹脂、環(huán)氧類樹脂；增強纖維是鋼纖維、銅纖維、鋁纖維、芳倫纖維、滌綸纖維、碳纖維、麻纖維、紙纖維、纖維素纖維、噴膠巖棉纖維、硅酸鋁纖維、玻璃纖維、硅灰棉纖維、KFK復合纖維等；
摩擦性能調節(jié)劑是莫氏硬度大于4.5的粉體，如鉻鐵礦、石英砂、氧化鋁、碳化硅、長石、磁鐵礦、硫鐵礦、鋯石等；有機增韌粉體，如丁晴橡膠、輪胎粉、有機摩擦劑等；各種固態(tài)粉體狀潤滑劑包括軟金屬、人造石墨、天然石墨、二硫化鉬等；無機填料是莫氏硬度小于4的陶瓷粉體，如硫酸鋇、硫化銻、高嶺土、膨潤土、熒石、碳酸鈣、滑石粉、白云石、石膏、云母、蛭石、珊瑚巖等。
本發(fā)明所述的方法制備的環(huán)保型高性能汽車剎車片克服了石棉汽車剎車片的高溫衰退缺陷，提高了剎車片的整體摩擦性能，替代了用石棉纖維制作的汽車制動剎車片，延長其使用壽命，降低了作業(yè)成本，凈化了環(huán)境。
具體體現(xiàn)如下A.發(fā)明的特點(1)采用多種非石棉纖維，替代分散性、親和性好的石棉纖維，利用獨特的多種耐高溫耦聯(lián)劑處理技術，解決了非石棉纖維與基體的親和性(潤濕性)問題；結合混料機內部結構特有的特殊設計，克服了復合非石棉纖維混合過程中抱團的問題，使纖維在混合過程中分散好，解決了由以上問題引發(fā)的剎車片內抗強度不夠、摩擦性能不穩(wěn)定等缺陷。
(2)由于樹脂固有的高溫熱分解特性，汽車摩擦材料中樹脂含量過高，則高溫衰退嚴重；而樹脂含量過低，則整體強度又不夠。采用特有的低含量樹脂基體技術，結合強化橡膠交聯(lián)及抗老化處理等手段，既解決了產(chǎn)品的材料韌性，又提高材料的抗高溫衰退性能、內抗剪切強度，以及抗老化性能。
(3)利用現(xiàn)代分析技術，對原材料的熱特性、相變進行基礎性研究分析，根據(jù)研究結果，對原材料進行篩選。配方中采用熱穩(wěn)定性好、相變少的組元，如沉淀硫酸鋇、硅灰棉、白云石等關鍵性填料，提高了剎車片的耐高溫性能；利用表面偶聯(lián)技術，增加填料與樹脂基體的相容性，很好地解決了基體、纖維、填料復合強化問題，提高剎車片使用壽命。
(4)石墨材料可減少剎車片磨損量，降低制動噪聲，增加剎車平穩(wěn)性，但在450℃以上，會快速氧化，引起高溫衰退以及磨損增大等問題。采用獨有的多組元潤滑技術，解決了摩擦界面隔膜、積炭問題，既起到了潤滑作用，又不產(chǎn)生高溫熱衰退，同時，又提高剎車片耐磨性。
(5)將空心微球結構的粉末(如煤灰)、膨脹垤石等多孔原料，利用耐高溫粘結劑進行預混合造粒，制備特有的粉體多孔復合顆粒，應用到剎車片中，達到降低剎車片比重、降低成本、抑制制動噪聲、減少高溫衰退的作用，從整體上提高了剎車片的綜合性能。國內外汽車生產(chǎn)的無石棉剎車片，普遍存在高溫衰退大、材料加工的韌性差、強度不夠的問題，而使用壽命與國外同類產(chǎn)品相當。
(6)通過基礎性研究，大量采用資源豐富、價格便宜的國產(chǎn)原材料，并通過工藝優(yōu)化、簡化生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)成本大幅度降低，產(chǎn)品市場價格只相當于同類進口產(chǎn)品的30％，具有很強的國際國內市場競爭力。
B.本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品性能與傳統(tǒng)石棉產(chǎn)品性能的比較新開發(fā)的高性能、環(huán)保型剎車片，替代石棉產(chǎn)品，剎車材料中不含有害成分，對環(huán)境無污染，并且抗高溫熱衰性能特好，剎車靈敏、制動平穩(wěn)、無制動尖叫聲，能夠滿足汽車高速、高負荷的運行安全，而使用壽命提高到石棉產(chǎn)品的2～3倍以上。
石棉與無石棉剎車片產(chǎn)品性能比較(東風EQ153商用車) 從以上數(shù)據(jù)可以看出，中南大學與博云新材料公司開發(fā)的無石棉剎車片性能遠遠優(yōu)于石棉產(chǎn)品。但成本上，要比石棉產(chǎn)品高20％左右。一般石棉摩擦材料的混合料成本在3000～6000元/噸，而無石棉摩擦材料混合料成本在4500～7000元/噸，以東風EQ153剎車為例，石棉片售價11元/片，高性能、無石棉剎車片售價14元/片。因此，環(huán)保型、高性能無石棉剎車片與傳統(tǒng)的石棉剎車片相比，具有很高的性能價格比優(yōu)勢。
從根本上解決了基體、非石棉纖維與關鍵的摩擦性能調節(jié)劑三者的復合強化問題，解決了材料抗高溫衰退性能、剎車片強度及耐磨性；采用多組元潤滑技術，克服了石墨潤滑材料在高溫引發(fā)的高溫衰退、磨損增大等缺陷，解決了摩擦界面隔膜、積炭問題。


圖1為本發(fā)明環(huán)保型高性能汽車剎車片的工藝流程示意圖。
具體實施例方式A長安乘用車盤式剎車片實例①按如下配方配料酚醛樹脂9％；鋼纖維12％；黃銅纖維5％；紫銅纖維3％；芳倫纖維3％；玻璃纖維5％；硅灰棉6％；人造石墨5％；天然石墨5％；鉻鐵礦8％；硫鐵礦8％；磁鐵礦5％；硫化銻4％；硫酸鋇10％；白云石5％；氟化鈣3％；高嶺土4％；②利用立式混料機進行混合，保證各成分達到均勻分布；③利用熱壓機和特定的工裝、模具，將混合料按一定重量置于模具中，壓制成型；④利用大功率烘箱進行酚醛樹脂固化處理；⑤按圖紙要求，對熱處理后的產(chǎn)品，進行后續(xù)機加工；⑥包裝入庫。
B東風汽車EQ153鼓式剎車片實例①配方酚醛樹脂15％；鋼纖維20％；黃銅纖維5％；纖維素纖維3％；玻璃纖維5％；巖棉5％；FKF纖維3％；硅灰棉5％；人造石墨4％；天然石墨6％；鉻鐵礦4％；磁鐵礦5％；硫鐵礦4％；石英砂3％；氧化鋁3％；高嶺土5％；膨潤土3％；蛭石2％。
②利用立式混料機進行混合，保證各成分達到均勻分布；③利用熱壓機和特定的工裝、模具，將混合料按一定重量置于模具中，壓制成型；④利用大功率烘箱進行酚醛樹脂固化處理；⑤按圖紙要求，對熱處理后的產(chǎn)品，進行后續(xù)機加工；⑥包裝入庫。
C桑塔納轎車盤式剎車片實例①配方酚醛樹脂5％；鋼纖維20％；芳倫纖維2％；紫銅纖維5％；黃銅纖維3％；紙纖維1％；硫化銻7％；人造石墨15％；石油焦6％；鉻鐵礦8％；氧化鋁2％；硅灰棉9％；硫酸鋇5％；白云石2％；蛭石3％；復合粒子7％。
②利用立式混料機進行混合，保證各成分達到均勻分布；③利用熱壓機和特定的工裝、模具，將混合料按一定重量置于模具中，壓制成型；④利用大功率烘箱進行酚醛樹脂固化處理；⑤按圖紙要求，對熱處理后的產(chǎn)品，進行后續(xù)機加工；⑥包裝入庫。
權利要求
1.一種環(huán)保型高性能汽車剎車片的制備方法，是采用黏合劑、增強纖維、摩擦性能調節(jié)劑、無機填料按照配比進行混合，利用耐高溫耦聯(lián)劑進行表面處理，其特征在于A配料、混合按配方對各個成分進行配料，然后，用特殊的混料機進行干式攪拌混合，保證纖維充分分散、均勻，制得混合料待用；控制混合時間5～40分鐘；B熱壓制成型采用正壓方式在金屬模具內壓制成型，控制參數(shù)工藝溫度160±5℃，壓力20±10％Mpa，放氣次數(shù)4～6次，保壓時間1～8分鐘；C熱處理將熱壓成型后的產(chǎn)品，再經(jīng)過熱處理，促使黏合劑達到最佳黏合狀態(tài)，處理工藝為D磨削加工利用干磨設備，將產(chǎn)品加工到圖紙規(guī)定尺寸；E表面噴涂利用噴涂設備，將產(chǎn)品非摩擦面涂覆防銹涂層；F印標、包裝按用戶要求，印上特定的標示，包裝待用。
2.一種環(huán)保型高性能汽車剎車片的成分按重量百分比為黏合劑4～15％、增強纖維10～48％、摩擦性能調節(jié)劑5～40％、無機填料10～60％。
3.根據(jù)權利1所述的環(huán)保型高性能汽車剎車片的制備方法，其特征在于所述的黏合劑是酚醛類樹脂、聚胺脂類樹脂、環(huán)氧類樹脂；增強纖維是鋼纖維、銅纖維、鋁纖維、芳倫纖維、滌綸纖維、碳纖維、麻纖維、紙纖維、纖維素纖維、噴膠巖棉纖維、硅酸鋁纖維、玻璃纖維、硅灰棉纖維、KFK復合纖維；摩擦性能調節(jié)劑是莫氏硬度大于4.5的粉體，如鉻鐵礦、石英砂、氧化鋁、碳化硅、長石、磁鐵礦、硫鐵礦、鋯石，有機增韌粉體含丁晴橡膠、輪胎粉、有機摩擦劑；各種固態(tài)粉體狀潤滑劑包括軟金屬、人造石墨、天然石墨、二硫化鉬；無機填料是莫氏硬度小于4的陶瓷粉體，如硫酸鋇、硫化銻、高嶺土、膨潤土、熒石、碳酸鈣、滑石粉、白云石、石膏、云母、蛭石、珊瑚巖。
4.根據(jù)要求2所述的一種環(huán)保型高性能汽車剎車片，其特征在于其配方按重量百分比，酚醛樹脂9％；鋼纖維12％；黃銅纖維5％；紫銅纖維3％；芳倫纖維3％；玻璃纖維5％；硅灰棉6％；人造石墨5％；天然石墨5％；鉻鐵礦8％；硫鐵礦8％；磁鐵礦5％；硫化銻4％；硫酸鋇10％；白云石5％；氟化鈣3％；高嶺土4％。
5.根據(jù)要求2所述的一種環(huán)保型高性能汽車剎車片，其特征在于其配方按重量百分比，酚醛樹脂15％；鋼纖維20％；黃銅纖維5％；纖維素纖維3％；玻璃纖維5％；巖棉5％；FKF纖維3％；硅灰棉5％；人造石墨4％；天然石墨6％；鉻鐵礦4％；磁鐵礦5％；硫鐵礦4％；石英砂3％；氧化鋁3％；高嶺土5％；膨潤土3％；蛭石2％。
6.根據(jù)要求2所述的一種環(huán)保型高性能汽車剎車片，其特征在于其配方按重量百分比，酚醛樹脂5％；鋼纖維20％；芳倫纖維2％；紫銅纖維5％；黃銅纖維3％；紙纖維1％；硫化銻7％；人造石墨15％；石油焦6％；鉻鐵礦8％；氧化鋁2％；硅灰棉9％；硫酸鋇5％；白云石2％；蛭石3％；復合粒子7％。
全文摘要
本發(fā)明涉及用塑性狀態(tài)的物質生產(chǎn)特殊制品，具體是汽車制動材料及其制備工藝，其特征在于采用黏合劑、增強纖維、摩擦性能調節(jié)劑、無機填料按照配比進行混合，并利用耐高溫耦聯(lián)劑表面處理，通過熱壓成型制得的環(huán)保型高性能汽車剎車片，替代了用石棉纖維制作的汽車制動剎車片，克服了石棉汽車剎車片的高溫衰退缺陷，提高了剎車片的整體摩擦性能，延長了其使用壽命，降低了作業(yè)成本，凈化了環(huán)境。
文檔編號C08J5/04GK1814657SQ200510031239
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權日2005年2月2日
發(fā)明者蘇堤, 黃伯云, 劉伯威, 李度成, 蔣輝珍, 熊翔, 王坪龍, 李永俠 申請人:中南大學, 湖南博云新材料股份有限公司