高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料

摘要

本发明涉及一种高钛基‑陶瓷机动车刹车片用材料，该材料各组分的重量份为：酚醛树脂8～11份；高温摩擦粉7～9份；二硫化钼2～5份；硫化锑5～7份；碳化硅1～5份；芳纶1‑2份；粉末丁腈橡胶2～5份；碳纤维3～5份；改性橡胶颗粒20‑30份；陶瓷纤维10～20份；纳米碳酸钙5～10份；钛基复合料10～20份；硫酸钡9～20份。该刹车片制动性能好、摩擦系数稳定、散热快，对对偶无伤害，摩擦过程散热良好，由于未含金属纤维，在空气中不会被氧化。本发明所述刹车片显著的提高制动片使用的高热性能、抗衰退性能，提高车辆的使用寿命和改善噪音等。

权利要求

1.一种高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料，其特征在于，该材料各组分的重量份为：酚醛树脂8～11份；高温摩擦粉7～9份；二硫化钼2～5份；硫化锑5～7份；碳化硅1～5份；芳纶

1-2份；粉末丁腈橡胶2～5份；碳纤维3～5份；改性橡胶颗粒20-30份；陶瓷纤维10～20份；纳米碳酸钙5～10份；钛基复合材料10～20份；硫酸钡9～20份；

所述改性橡胶颗粒采用以下方法制备：

1）将丁腈橡胶、石油焦、硫铁矿、陶瓷纤维、蛭石、轻质氧化镁、纳米碳酸钙投入密炼机；

2）加压密炼1分钟后，翻料30秒；3）加压密炼2分钟，翻料1分钟，如此反复3次，得混合料；4） 将混合料用30目振动筛筛选，取30目以下颗粒。

2.根据权利要求1所述的高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料，其特征在于，该材料各组分的重量份为：酚醛树脂9～10份；高温摩擦粉7～9份；二硫化钼2～3份；硫化锑5～6份；碳化硅1～2份；芳纶1-2份；粉末丁腈橡胶2～5份；碳纤维3～4份；改性橡胶颗粒20～25份；陶瓷纤维10～16份；纳米碳酸钙5～8份；钛基复合材料10～15份；硫酸钡9～14份。

3.根据权利要求1或2所述的高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料，其特征在于：所述改性橡胶颗粒由丁腈橡胶、石油焦、硫铁矿、陶瓷纤维、蛭石、轻质氧化镁、纳米碳酸钙组成，各组分的重量份为：丁腈橡胶11-13份，石油焦10-15份，硫铁矿8-10份，陶瓷纤维20-30份，蛭石

5-8份，轻质氧化镁10-14份，纳米碳酸钙8-10份。

说明书

高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种刹车片的材料，特别涉及一种高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料。

背景技术

[0002] 制动系统是汽车上最重要的安全系统之一，而刹车片是整过制动系统中重要的部件，它的最重要的特点是它能吸收动能，并将动能转化为热散发到空气中去，制动片本身没有毁坏性的磨损，摩擦部件不受破坏。

[0003] 机动车刹车片常采用非金属和半金属摩擦材料，通常以橡胶、树脂作粘接基体，加入金属和非金属成分的粉末作为填充物制得的，在材料中还经常加入耐高温的纤维，如石棉及一些矿物和陶瓷纤维等。常规的刹车片分为：1.石棉型，由于石棉纤维具有高强度和耐高温的特点，因此满足刹车片以及离合器盘的要求，同时具有纤维的抗张能力和高级金属材质的硬度和耐磨性；2.半金属型，主要采用粗糙的钢丝绒作为加固纤维和重要摩擦系数大的混合物，其优点是能适应在较高温度下正常工作；3.无石棉有机物型，主要是用玻璃纤维、芳香族聚酯纤维和其他纤维作为加固材料，其性能主要取决于纤维的类型及其它混合物。其中半金属或无棉有机型是我国主要推广应用的无石棉摩擦材料之一。但半金属刹车片在潮气作用下锈蚀严重，刹车时噪音较高，振动较大，对制动盘存在一定损伤。并且多数半金属或少金属刹车片在使用过程中容易产生的灰尘，这些灰尘吸附于轮毂之上，由于难以清洗，受其长期影响，易造成轮毂腐蚀。虽然陶瓷刹车片具有使用寿命长、无锈蚀、摩擦系数高、噪音低等优点，因此现有陶瓷刹车片制动性能不好，高温时其摩擦系数易衰退、容易出现抱死或拖磨现象，使用在前制动器上时制动疲软制动疲软，与对偶(铸铁或钢)具有亲和性，摩擦系数稳定性不高，不利于摩擦对偶，钢棉中Mn、P含量较高，在空气中易被氧化等缺点。

发明内容

[0004] 针对上述问题，本发明提供一种高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料，采用该材料制备的刹车片制动性能好、摩擦系数稳定、散热快，对对偶无伤害，摩擦过程散热良好，由于未含金属纤维，在空气中不会被氧化。所述刹车片显著的提高制动片使用的高热性能、抗衰退性能，提高车辆的使用寿命和改善噪音等。

[0005] 本发明所刹车片由有机物和金属硫化物及碳包覆的改性钛酸盐鳞片晶功能材料制得，所述刹车片大大改善和提高摩擦片的不同作用和功能，

[0006] 本发明的技术方案是：

[0007] 高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料，其各组分的重量份为：酚醛树脂8～11份；高温摩擦粉7～9份；二硫化钼2～5份；硫化锑5～7份；碳化硅1～5份；芳纶1-2份；粉末丁腈橡胶2～5份；碳纤维3～5份；改性橡胶颗粒20-30份；陶瓷纤维10～20份；纳米碳酸钙5～10份；钛基复合料10～20份；硫酸钡9～20份。

[0008] 本发明较好的技术方案是：高钛基-陶瓷机动车刹车片用材料各组分的重量份为：酚醛树脂9～10份；高温摩擦粉7～9份；二硫化钼2～3份；硫化锑5～6份；碳化硅1～2份；芳纶1-2份；粉末丁腈2～5份；碳纤维3～4份；改性橡胶颗粒20～25份；陶瓷纤维10～16份；纳米碳酸钙5～8份；钛基复合料10～15份；硫酸钡9～14份。

[0009] 上述改性橡胶颗粒由丁腈橡胶、石油焦、硫铁矿、陶瓷纤维、蛭石、轻质氧化镁、纳米碳酸钙组成，各组分的重量份为：丁腈橡胶11-13份，石油焦10-15份，硫铁矿8-10份，陶瓷纤维20-30份，蛭石5-8份，轻质氧化镁10-14份，纳米碳酸钙8-10份。

[0010] 本发明所述各组份的性能如下：

[0011] 改性橡胶颗粒可减少振动，吸收一定波长的噪音，同时能缓冲制动时产生的冲击力，将大量的制动能通过橡胶颗粒转换到摩擦材料内部，避免大量动能集中在摩擦材料表面引起的升温过快导致的制动不稳定，能更好的与对偶面贴合，防止对偶面的损伤同时降低了制动对偶的损伤；

[0012] 二硫化钼在低温时减磨，高温时增摩，烧失量小；

[0013] 硫化锑降低有机粘合剂在高温时的分解速度，提高材料的使用寿命，起到了高温无机粘合剂和润滑摩擦调整剂的作用，此外在制动过程中高温反应的硬度都比较低，可以减少摩擦材料制动时产生的噪音和震动。

[0014] 高温摩擦粉在高温300℃以上运行时，摩擦系数稳定，热膨胀极小，不会出现“抱死”现象。

[0015] 碳化硅具有耐高温，强度大，导热性好，抗冲击等特点。

[0016] 粉末丁腈橡胶是树脂的增韧剂，能增加制动器刹车片的冲击强度并降低复合材料的硬度。

[0017] 芳纶纤维具有超高强度、耐高温、耐酸碱、抗老化、稳定摩擦系数等特性。

[0018] 碳纤维具有强度高、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点。

[0019] 本发明所述材料制得的刹车片，改变了产品微观结构，由于在刹车片材料中加入了高耐磨、高弹性、高强度的疏松改性橡胶摩擦粒，疏松改性橡胶摩擦粒可减少振动，吸收一定波长的噪音，同时还能更好的与对偶面贴合，防止对偶面的损伤同时降低了制动对偶的损伤；加入了二硫化钼、硫化锑等耐磨硫化物及进口高温摩擦粉、碳化硅等高温稳定摩擦系数材料，在长时间处于下坡过程制动比以往更加灵敏，使用寿命更长；在配方中加入了粉末丁腈等弹性材料及高强度的芳纶纤维、碳纤维，高速过程中制动更加舒适、平稳。因此本发明所述刹车片制动性能高、摩擦系数稳定、散热快、对对偶无伤害、具有良好的塑性；由于未含金属纤维，在空气中不会被氧化。

[0020] 本发明所述材料由于没有无石棉，避免了由石棉造成的生产制造和使用过程中的环境污染和人体伤害，因此有利于环境保护。

[0021] 采用本发明所述材料制得的刹车片，可用于摩托车、汽车等机动车。

[0022] 本发明所述重量份的单位为克或千克。

[0023] 下面接合附图对本发明做进一步的说明。

附图说明

[0024] 图1为本发明所述材料的晶片微粒镜相照片200μm；

[0025] 图2为本发明所述材料的晶片微粒镜相照片50μm；

[0026] 图3为钛酸盐的微粒镜相照片200μm。

具体实施方式

[0027] 本发明所述材料的各组份来源：

[0028] 酚醛树脂——山东圣泉化工股份有限公司；

[0029] 高温摩擦粉——美国卡德莱公司生产的高温摩擦粉；

[0030] 二硫化钼、硫化锑、碳化硅——黄石金朝阳粉末材料有限公司，粒度为325目；

[0031] 芳纶纤维——美国杜邦生产的芳纶浆泊；

[0032] 粉末丁腈橡胶——黄石市鑫溢矿产有限公司；

[0033] 碳纤维——西安江河碳纤维制品有限公司；

[0034] 改性橡胶颗粒采用密炼机制备：

[0035] 1.将丁腈橡胶、石油焦、硫铁矿、陶瓷纤维、蛭石、轻质氧化镁、纳米碳酸钙投入密炼机；2.加压密炼1分钟后，翻料30秒；3.加压密炼2分钟，翻料1分钟，如此反复3次，得混合料；4.将混合料用30目振动筛筛选，取30目以下颗粒；

[0036] 丁腈橡胶——中国石油天然气股份有限公司生产的N41型号；

[0037] 石油焦——天津市明鑫泰石油化工有限公司生产40目的煅烧石油焦；

[0038] 硫铁矿——黄石金朝阳粉末材料有限公司；

[0039] 蛭石——灵寿县旭阳矿业有限公司；

[0040] 轻质氧化镁——石家庄富凯化工有限公司；

[0041] 陶瓷纤维——常州杜兰特特种纤维有限公司；

[0042] 纳米碳酸钙——焦作市中晶纳米科技有限公司；

[0043] 钛基复合材料——上海毅宽新材料科技有限公司的钛酸盐，白色鳞片状，耐热性＞1200℃(空气中)；

[0044] 硫酸钡——常州丰硕化工有限公司。

[0045] 表1为本发明所述材料实施例1-3各组分配比。

[0046] 表1(单位：克)

[0047]

[0048] 按表1取本发明所述材料，用混料机将芳纶纤维分裂成单个纤维---配料---高速混料---成型压片---切割---磨片---检验---包装，即得高钛基-陶瓷机动车刹车片。

[0049] 本发明所述刹车片使用在摩托车上，经“国家机动车质量监督检验中心”台架试验、摩擦试验或在摩托车上的路试，其结果如下：

[0050] 1.检测项目：制动性能；

[0051] 检测依据：QC/T 655-2005《摩托车和轻便摩托车制动器技术条件》；

[0052] QC/T 654-2005《摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法》；

[0053] 检测结果

[0054]

[0055] 采用本发明所述刹车片的摩托车制动蹄组件，经“国家机动车质量监督检验中心”检测，其摩擦性能、制动蹄组件径向压溃力均符合QC/T 226-2014《摩托车和轻便摩托车制动蹄组件和制动衬组件》标准要求。

[0056] 2.经“国家非金属矿制品质量监督中心”检测(国非质(X)字第(160190)号)，本发明所述刹车片材料中不含石棉。