專利名稱：一種用于制動控制系統(tǒng)的摩擦材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種用于制動控制系統(tǒng)的摩擦材料，更確切地說是一種由增強(qiáng)材料、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑構(gòu)成的摩擦材料。
以往車輛用制動器和離合器襯片大多采用石棉制成。由于石棉材料在制造和制動過程中產(chǎn)生石棉粉塵，危害人體健康，許多國家都已限制甚至禁止在摩擦材料中使用。在此背景下，世界各國開始積極研制不含石棉的摩擦材料，這些材料一般采用了粉末冶金、碳/碳材料、玻璃纖維及有機(jī)纖維等為增強(qiáng)體的聚合物基材料。粉末冶金剎車片在制作時燒結(jié)工序耗能高，制動噪聲大，對偶磨損嚴(yán)重。碳/碳材料制作工藝復(fù)雜、成本高，一般用于飛機(jī)剎車片。普通有機(jī)纖維制作的摩擦材料也存在一些缺陷，如CN1078297專利申請介紹的不含石棉的摩擦材料，以改性維綸和玻璃纖維作骨架材料，以改性酚醛樹脂作粘結(jié)劑并添加摩擦性能調(diào)節(jié)劑制成，這種摩擦材料不耐磨，摩擦系數(shù)也不夠穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的在于提供一種新型摩擦材料，它克服上述材料的缺陷，不僅成本低，制作工藝簡單，而且摩擦系數(shù)穩(wěn)定，磨損率低，耐溫性好，對偶磨損小。
本發(fā)明的摩擦材料是由增強(qiáng)材料、粘結(jié)劑以及摩擦性能調(diào)節(jié)劑構(gòu)成。所述的增強(qiáng)材料是碳纖維和玻璃纖維的混合物；所述的粘結(jié)劑是改性酚醛樹脂；所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑包含炭黑、短切銅絲、石墨、鉻鐵礦粉、硫酸鋇、滑石粉、硬脂酸鋅。以上各組分的重量百分含量為(材料總重計100％)碳纖維5～20％，最好5～15％，玻璃纖維3～12％，最好3～10％，改性酚醛樹脂15～25％，最好15～20％，摩擦性能調(diào)節(jié)劑45～75％，最好55～70％。其中石墨5～10％，炭黑3～10％，銅絲3～8％，硫酸鋇10～25％，鉻鐵礦粉10～15％，滑石粉5～20％，硬脂酸鋅2～5％。所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑均為市售工業(yè)級1、2級商品。
本發(fā)明采用碳纖維和玻璃纖維作增強(qiáng)材料。碳纖維具有良好的耐溫性、抗腐蝕性和自潤滑性，它可以提高摩擦材料的耐磨、耐熱、耐腐蝕等性能。本發(fā)明中使用的碳纖維可以是瀝青碳纖維、聚丙烯腈碳纖維等，長度為5～20mm。所使用的玻璃纖維是經(jīng)偶聯(lián)劑(一般為KH550)處理過的無堿玻璃纖維，長度為5～10mm。
本發(fā)明采用改性的酚醛樹脂作粘結(jié)劑，最好是尼龍改性酚醛樹脂或丁腈橡膠改性酚醛樹脂。尼龍改性的酚醛樹脂的制備方法是按尼龍與酚醛1∶3～6的比例在酚醛樹脂中加入尼龍(一般為羥甲基尼龍)，然后攪拌均勻。丁腈橡膠改性酚醛樹脂的制備方法是先在丁腈橡膠中順序加入硫化劑(一般為硫磺粉)、促進(jìn)劑(一般為噻唑類，如巰基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑)、活性劑(一般為金屬氧化物，如氧化鋅)混煉，再按丁腈橡膠與酚醛樹脂1∶3～8的比例與酚醛樹脂混合，然后攪拌均勻。在100份(重量份)丁腈橡膠中硫化劑含量為1～3份，促進(jìn)劑含量為0.5～2份、活性劑含量為0.5～5份。本發(fā)明采用的酚醛樹脂一般要求游離酚含量小于14％。
本發(fā)明的摩擦材料是按以下方法制備的先將改性酚醛樹脂用少量溶劑稀釋，再加入摩擦性能調(diào)節(jié)劑、碳纖維和玻璃纖維，攪拌均勻后制成預(yù)混料。將預(yù)混料烘干后在75～90℃時開始壓制，壓力為15～25Mpa，以2℃/分鐘升溫至155～165℃，保溫2～3分鐘/毫米，脫模后在170℃下處理1小時制成制品。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)由于采用了碳纖維和玻璃纖維為增強(qiáng)材料，改性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，又添加了合適的摩擦性能調(diào)節(jié)劑，所以制成的摩擦材料綜合性能進(jìn)一步提高，特別是具有非常穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，在100～300℃范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)更接近JF04-2A(一汽集團(tuán)規(guī)定的摩擦系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn))的基準(zhǔn)摩擦系數(shù)，同時材料的耐溫性、耐磨性均較好，磨損率大大低于國標(biāo)GB5763-86規(guī)定的上限。
下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)。
實例1組分含量原材料名稱 重量(克)聚丙烯腈碳纖維 8玻璃纖維 6丁腈橡膠改性酚醛樹脂 18石墨 8炭黑 8短切銅絲 6
鉻鐵礦粉 12滑石粉18硫酸鋇16硬脂酸鋅 2制備方法將丁腈橡膠(蘭州橡膠廠生產(chǎn)，牌號丁腈橡膠-40)改性的酚醛樹脂，用丙酮稀釋攪拌均勻，加入摩擦性能調(diào)節(jié)劑攪拌均勻，再加入聚丙烯腈碳纖維(日本東麗公司生產(chǎn)，牌號T300)、玻璃纖維攪拌均勻后制成預(yù)混料。將預(yù)混料烘干后在80℃開始壓制，壓力為15Mpa，以2℃/分鐘升溫至160℃，保溫2分鐘/毫米，脫模后在170℃下后處理1小時即成制品。
實例2組分含量原材料名稱 重量(克)瀝青碳纖維 12玻璃纖維 8尼龍酚醛樹脂 20石墨 6炭黑 5短切銅絲 5鉻鐵礦粉 14滑石粉 6硫酸鋇 20硬脂酸鋅 4制備方法將尼龍酚醛樹脂用乙醇稀釋攪拌均勻，再加入摩擦性能調(diào)節(jié)劑攪拌均勻，再加入瀝青碳纖維(中國東亞碳纖維公司生產(chǎn)，牌號C-50)、玻璃纖維攪拌均勻后制成預(yù)混料。將預(yù)混料烘干后在80℃開始壓制，壓力為25Mpa，以2℃/分鐘升溫至160℃，保溫2分鐘/毫米，脫模后在170℃下處理1小時即成制品。
實例3本實例是性能試驗。由實例1和實例2得到的摩擦材料按GB5763-86試驗方法用定速式摩擦試驗機(jī)測試材料的摩擦系數(shù)和磨損率，分別見表1和表2。同時為了對比，將一汽集團(tuán)參照外國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的摩擦系數(shù)和磨損率控制標(biāo)準(zhǔn)(JF04-2A)和對比專利申請CN1078297(不含石棉的摩擦材料)中的兩個實例作為對比例1和對比例2也列于表中。
表1摩擦系數(shù)對比(μ)
表2磨損率對比(10-7cm3/N.m)
通過對比可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的摩擦系數(shù)在100～300℃范圍內(nèi)變化幅度更小，更接近JF04-2A規(guī)定的摩擦系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)摩擦系數(shù)。在相同溫度的情況下，本發(fā)明的磨損率也比對比專利磨損率更低一些。對比例2的磨損率雖然較低，但使用溫度限于250℃以內(nèi)，耐溫性要差一些。
權(quán)利要求
1.一種用于制動控制系統(tǒng)的摩擦材料，它是由增強(qiáng)材料、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑構(gòu)成，其特征在于增強(qiáng)材料是碳纖維和玻璃纖維的混合物，粘結(jié)劑是改性酚醛樹脂，摩擦性能調(diào)節(jié)劑包含炭黑、石墨、短切銅絲、鉻鐵礦粉、硫酸鋇、滑石粉、硬脂酸鋅，以上各組分的重量百分含量為(摩擦材料總計100％)碳纖維5～20％，玻璃纖維3～12％，改性酚醛樹脂15～25％，摩擦性能調(diào)節(jié)劑45～75％，其中石墨5～10％，炭黑3～10％，短切銅絲3～8％，鉻鐵礦粉10～15％，硫酸鋇10～25％，滑石粉5～20％，硬脂酸鋅2～5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于各組分的重量百分含量為(摩擦材料總重量計100％)碳纖維5～15％，玻璃纖維3～10％，改性酚醛樹脂15～20％，摩擦性能調(diào)節(jié)劑55～70％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦材料，其特征在于碳纖維是瀝青碳纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦材料，其特征在于碳纖維是聚丙烯腈碳纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦材料，其特征在于改性酚醛樹脂是尼龍改性酚醛樹脂，尼龍與酚醛樹脂的比例為1∶3～6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦材料，其特征在于改性酚醛樹脂是丁腈橡膠改性的酚醛樹脂，丁腈橡膠與酚醛樹脂的比例為1∶3～8。
7.權(quán)利要求1所述的摩擦材料的制造方法，其特征在于先將改性酚醛樹脂用溶劑稀釋，再加入摩擦性能調(diào)節(jié)劑、碳纖維、玻璃纖維，攪拌均勻后制成預(yù)混料，將預(yù)混料烘干后在75～90℃、15～25MPa下壓制，以2℃/分鐘升溫至155～165℃，保溫2～3分鐘/毫米，脫模后在170℃下處理一小時即制成制品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制動控制系統(tǒng)的摩擦材料,它以碳纖維為增強(qiáng)材料,以改性酚醛樹脂為粘結(jié)劑,并添加多種摩擦性能調(diào)節(jié)劑制成。這種摩擦材料不會污染環(huán)境,對人體無害,并且具有摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率低、耐溫性能好、對偶磨損小等優(yōu)點(diǎn),適用于車輛及工業(yè)機(jī)械的制動器和離合器襯片。
文檔編號C08J5/14GK1202501SQ9711249
公開日1998年12月23日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月18日
發(fā)明者謝仁華, 龔冬梅, 申海平, 丁宗禹 申請人:中國石油化工總公司, 中國石油化工總公司石油化工科學(xué)研究院