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一种碳复合摩擦材料及其制备方法

阅读：846发布：2021-02-27

IPRDB可以提供一种碳复合摩擦材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及摩擦材料及其制备技术领域，尤其是一种碳复合摩擦材料及其制备方法，该材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的13-17％，利用本发明方法制得的摩擦材料具有摩擦系数稳定、强度高、吸附性优良、耐热、耐磨损等特点，提高了物料粘结强度，改善了树脂的热分解温度，改善了非金属摩擦材料的热传导性，降低了摩擦材料中为了改善高温摩擦系数的稳定性加入配方中的重金属材料，降低了摩擦材料比重，且还优良的吸附性降低了摩擦材料制动片在高温状态下有害气体的排放，为摩擦材料实现环保性开发做出参考。，下面是一种碳复合摩擦材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种碳复合摩擦材料，其特征在于，该材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的13-17％。

2.如权利要求1所述的碳复合摩擦材料，其特征在于，所述的摩擦材料基体按照质量份配比为：腰果壳油2-8份，树脂38-43份，橡胶30-35份，含硅陶瓷粉1-5份。

3.如权利要求2所述的碳复合摩擦材料，其特征在于，所述的树脂为酚醛树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氰酸酯树脂中任一种或两种以上混合物。

4.如权利要求2所述的碳复合摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料基体的制备方法包括以下步骤：(1)将含硅陶瓷粉置于搅拌机中，在速率为500-700r/min条件下机械搅拌8min；

(2)调整搅拌速率为300-480r/min，加入腰果壳油搅拌15min；

(3)将步骤(2)所得物与树脂、橡胶混合后，置于高温高真空条件下静置20min，温度为

500-700℃；

(4)将步骤(3)所得物置于搅拌机中，在速率为520-600r/min条件下机械搅拌10min。

5.如权利要求1所述的碳复合摩擦材料，其特征在于，所述的碳化纳米级物质由以下质量份配比原料组成：碳化硅10-17份，氧化铝2-5份，重晶石10-15份，金属粉3-7份，石墨5-8份，贝壳粉4-9份，粉体硅藻泥3-6份。

6.如权利要求5所述的碳复合摩擦材料，其特征在于，所述的金属粉至少包含铋粉。

7.如权利要求5所述的碳复合摩擦材料，其特征在于，所述的金属粉还包括铜粉、铁粉、铝粉、镍粉、钛粉、镁粉、钙粉中任一种或两种以上。

8.如权利要求5所述的碳复合摩擦材料，其特征在于，所述碳化纳米级物质的制备方法包括以下步骤：(1)将金属粉置于温度为1200-1380℃条件下进行加热，呈熔融态；

(2)向步骤(1)所得物中加入石墨、碳化硅、氧化铝、重晶石、贝壳粉，然后在保持温度为

1200-1380℃条件下通入氟化硅气体和氮气的混合气体，氟化硅：二氧化碳：氮气的摩尔比为1：(3-5)：(10-12)，流量控制在70-100ml/min，处理时间2-4h；

(3)向步骤(2)所得物中加入粉体硅藻泥，混合均匀。

9.一种如权利要求1所述的碳复合摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)混合：将摩擦材料基体与润滑材料进行混合，在反应釜中于75-98℃下处理4-8h；

(2)挤压成形；

(3)活化：将成形物置于缺氧条件下于200-220℃下活化处理1-2h；

(4)热压：冷却后至110-150℃，置于热压模具中在15-25Mpa、温度为110-150℃下保持

30-60s。

说明书全文

一种碳复合摩擦材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及摩擦材料及其制备技术领域，尤其是一种碳复合摩擦材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着社会的不断发展和进步，人们对车辆、高铁的运行速度、安全性、舒适度和环保化等提出了更高的要求，因此，迫切需要进一步提高摩擦材料的综合性能。其中，树脂基摩擦材料具有摩擦磨损性能优良、性能可设计性强和成本低的优点，但树脂基摩擦材料在制动过程中，摩擦因数稳定性较差，易发生高温热衰退，进而影响了使用安全性等，限制了其应用前景。

[0003] 专利号2016111837095，公开了一种基于酚醛树脂和金属橡胶的摩擦材料及摩擦制品，为了解决高温工作条件下制动力矩不理想和安全隐患问题，该专利利用酚醛树脂、玻璃纤维、金属橡胶粒子、矿物纤维、硫酸钡、碳酸钙、氟化钠、氧化铝、锆英粉、合成石墨、焦炭粉、氢氧化钙、摩擦离子、芳纶纤维按一定配比混合后，经热压固化，得摩擦制品，提供了一种高强度、高耐磨、抗衰退性强，摩擦系数稳定的摩擦片，且降低了产品硬度，但该方案中芳纶纤维等物料价格昂贵，环保化功效不明显。

[0004] 专利号2016105838565，公开了一种摩擦材料及其制备方法，该文献为了开发新型的具有价格低廉、制动性能强及摩擦系数稳定的新型摩擦材料，采用如下原料制备而成：铁锌合金粉、聚醚酮、硫化钨、硫化钼、球形石墨、羰基镍粉、碳化锆、碳化钽、酚醛树脂、埃洛石纳米管，但该方案对环保化功效不明显。

发明内容

[0005] 本发明为解决上述技术问题，本发明提供了一种碳复合摩擦材料及其制备方法，使得摩擦材料具有摩擦系数稳定、强度高、吸附性优良、耐热、耐磨损等特点，提高了物料粘结强度，改善了树脂的热分解温度，改善了非金属摩擦材料的热传导性，降低了摩擦材料中为了改善高温摩擦系数的稳定性加入配方中的重金属材料，降低了摩擦材料比重，且还优良的吸附性降低了摩擦材料制动片在高温状态下有害气体的排放，为摩擦材料实现环保性开发做出参考。

[0006] 具体是通过以下技术方案来实现的：

[0007] 本发明提供的碳复合摩擦材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的13-17％。

[0008] 所述的摩擦材料基体按照质量份配比为：腰果壳油2-8份，树脂38-43份，橡胶30-35份，含硅陶瓷粉1-5份。

[0009] 所述的树脂为酚醛树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氰酸酯树脂中任一种或两种以上混合物。

[0010] 所述摩擦材料基体的制备方法，包括以下步骤：

[0011] (1)将含硅陶瓷粉置于搅拌机中，在速率为500-700r/min条件下机械搅拌8min；

[0012] (2)调整搅拌速率为300-480r/min，加入腰果壳油搅拌15min；

[0013] (3)将步骤(2)所得物与树脂、橡胶混合后，置于高温高真空条件下静置20min，温度为500-700℃；

[0014] (4)将步骤(3)所得物置于搅拌机中，在速率为520-600r/min条件下机械搅拌10min。

[0015] 所述的碳化纳米级物质由以下质量份配比原料组成：碳化硅10-17份，氧化铝2-5份，重晶石10-15份，金属粉3-7份，石墨5-8份，贝壳粉4-9份，粉体硅藻泥3-6份。

[0016] 所述的金属粉至少包含铋粉。

[0017] 所述的金属粉还包括铜粉、铁粉、铝粉、镍粉、钛粉、镁粉、钙粉中任一种或两种以上。

[0018] 所述碳化纳米级物质的制备方法，包括以下步骤：

[0019] (1)将金属粉置于温度为1200-1380℃条件下进行加热，呈熔融态；

[0020] (2)向步骤(1)所得物中加入石墨、碳化硅、氧化铝、重晶石、贝壳粉，然后在保持温度为1200-1380℃条件下通入氟化硅气体和氮气的混合气体，氟化硅：二氧化碳：氮气的摩尔比为1：(3-5)：(10-12)，流量控制在70-100ml/min，处理时间2-4h；

[0021] (3)向步骤(2)所得物中加入粉体硅藻泥，混合均匀。

[0022] 本发明还提供了碳复合摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：

[0023] (1)混合：将摩擦材料基体与润滑材料进行混合，在反应釜中于75-98℃下处理4-8h；

[0024] (2)挤压成形；

[0025] (3)活化：将成形物置于缺氧条件下于200-220℃下活化处理1-2h；

[0026] (4)热压：冷却后至110-150℃，置于热压模具中在15-25Mpa、温度为110-150℃下保持30-60s。

[0027] 综上所述，本发明的有益效果在于：

[0028] 利用本发明方法制得的摩擦材料具有摩擦系数稳定、强度高、吸附性优良、耐热、耐磨损等特点，提高了物料粘结强度，改善了树脂的热分解温度，改善了非金属摩擦材料的热传导性，降低了摩擦材料中为了改善高温摩擦系数的稳定性加入配方中的重金属材料，降低了摩擦材料比重，且还优良的吸附性降低了摩擦材料制动片在高温状态下有害气体的排放，为摩擦材料实现环保性开发做出参考。

[0029] 本发明使用的基体材料是经过含硅陶瓷粉改性后的树脂、橡胶、腰果壳油混合体系，改善了基体材料的耐高温性，且具有良好的固化工艺性。

[0030] 本发明使用同时渗硅和渗碳的技术处理润滑材料，可改善润滑材料的微孔结构、耐磨损性能、吸附性以及摩擦系数，进而使得微孔性结构有效的提高了以基体与润滑材料的粘结强度，吸附性可以提高改善了树脂的热分解温度，改善非金属摩擦材料的热传导性，可降低摩擦材料中为了改善高温摩擦系数的稳定性加入配方中的重金属材料，降低了摩擦材料比重，它的吸附性可以降低摩擦材料制动片在高温状态下有害气体的排放。

具体实施方式

[0031] 下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

[0032] 实施例1

[0033] 本实施例提供的碳复合摩擦材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的13％；其制备方法，包括以下步骤：

[0034] (1)混合：将摩擦材料基体与润滑材料进行混合，在反应釜中于75℃下处理4h；

[0035] (2)挤压成形；

[0036] (3)活化：将成形物置于缺氧条件下于200℃下活化处理1h；

[0037] (4)热压：冷却后至110℃，置于热压模具中在15Mpa、温度为110℃下保持30s；

[0038] 其中，摩擦材料基体配比为：腰果壳油2kg，树脂38kg，橡胶30kg，含硅陶瓷粉1kg；树脂为酚醛树脂；

[0039] 其中，碳化纳米级物质由以下配比原料组成：碳化硅10kg，氧化铝2kg，重晶石10kg，金属粉3kg，石墨5kg，贝壳粉4kg，粉体硅藻泥3kg；

[0040] 所述的金属粉为铋粉和铜粉的混合物。

[0041] 实施例2

[0042] 本实施例提供的碳复合摩擦材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的17％；其制备方法，包括以下步骤：

[0043] (1)混合：将摩擦材料基体与润滑材料进行混合，在反应釜中于98℃下处理8h；

[0044] (2)挤压成形；

[0045] (3)活化：将成形物置于缺氧条件下于220℃下活化处理2h；

[0046] (4)热压：冷却后至150℃，置于热压模具中在25Mpa、温度为150℃下保持60s；

[0047] 其中，摩擦材料基体配比为：腰果壳油8kg，树脂43kg，橡胶35kg，含硅陶瓷粉5kg；树脂为酚醛树脂和丙烯酸树脂、氰酸酯树脂的混合物；

[0048] 其中，碳化纳米级物质由以下配比原料组成：碳化硅17kg，氧化铝5kg，重晶石15kg，金属粉7kg，石墨8kg，贝壳粉9kg，粉体硅藻泥6kg；

[0049] 所述的金属粉为铋粉、镍粉、钛粉、镁粉、钙粉的混合物。

[0050] 实施例3

[0051] 本实施例提供的碳复合摩擦材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的15％；其制备方法，包括以下步骤：

[0052] (1)混合：将摩擦材料基体与润滑材料进行混合，在反应釜中于85℃下处理4-8h；

[0053] (2)挤压成形；

[0054] (3)活化：将成形物置于缺氧条件下于210℃下活化处理1.5h；

[0055] (4)热压：冷却后至130℃，置于热压模具中在20Mpa、温度为130℃下保持45s；

[0056] 其中，摩擦材料基体配比为：腰果壳油5kg，树脂40kg，橡胶33kg，含硅陶瓷粉3kg；树脂为环氧树脂；

[0057] 其中，碳化纳米级物质由以下配比原料组成：碳化硅14kg，氧化铝3kg，重晶石12kg，金属粉5kg，石墨7kg，贝壳粉6kg，粉体硅藻泥4.5kg；

[0058] 所述的金属粉为铋粉与钛粉的混合物。

[0059] 实施例4

[0060] 本实施例提供的碳复合摩擦材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的15％；其制备方法，包括以下步骤：

[0061] (1)混合：将摩擦材料基体与润滑材料进行混合，在反应釜中于80℃下处理4-8h；

[0062] (2)挤压成形；

[0063] (3)活化：将成形物置于缺氧条件下于208℃下活化处理1h；

[0064] (4)热压：冷却后至120℃，置于热压模具中在18Mpa、温度为120℃下保持30-60s；

[0065] 其中，摩擦材料基体配比为：腰果壳油3kg，树脂393kg，橡胶31kg，含硅陶瓷粉2kg；树脂为聚乙烯树脂与丙烯酸树脂的混合物；

[0066] 其中，碳化纳米级物质由以下配比原料组成：碳化硅11kg，氧化铝2kg，重晶石11kg，金属粉4kg，石墨6kg，贝壳粉5kg，粉体硅藻泥4kg；

[0067] 所述的金属粉为铋粉与镁粉、钙粉的混合物。

[0068] 实施例5

[0069] 本实施例提供的碳复合摩擦材料是以含硅陶瓷粉改性含碳物质为摩擦材料基体，以碳化纳米级物质为润滑材料制作而成，其中，润滑材料的质量掺量为基体材料质量的15％；其制备方法，包括以下步骤：

[0070] (1)混合：将摩擦材料基体与润滑材料进行混合，在反应釜中于98℃下处理8h；

[0071] (2)挤压成形；

[0072] (3)活化：将成形物置于缺氧条件下于220℃下活化处理2h；

[0073] (4)热压：冷却后至150℃，置于热压模具中在25Mpa、温度为150℃下保持60s；

[0074] 其中，摩擦材料基体配比为：腰果壳油5kg，树脂40kg，橡胶33kg，含硅陶瓷粉3kg；树脂为氰酸酯树脂；

[0075] 其中，碳化纳米级物质由以下配比原料组成：碳化硅17kg，氧化铝5kg，重晶石15kg，金属粉7kg，石墨8kg，贝壳粉9kg，粉体硅藻泥6kg；

[0076] 所述的金属粉为铋粉与铁粉、铝粉的混合物；

[0077] 实施例6

[0078] 本实施例提供实施例1-5所述的摩擦材料基体的制备方法，包括以下步骤：

[0079] (1)将含硅陶瓷粉置于搅拌机中，在速率为600r/min条件下机械搅拌8min；

[0080] (2)调整搅拌速率为360r/min，加入腰果壳油搅拌15min；

[0081] (3)将步骤(2)所得物与树脂、橡胶混合后，置于高温高真空条件下静置20min，温度为600℃；

[0082] (4)将步骤(3)所得物置于搅拌机中，在速率为560r/min条件下机械搅拌10min。

[0083] 实施例7

[0084] 本实施例提供实施例1-5所述的摩碳化纳米级物质的制备方法，包括以下步骤：

[0085] (1)将金属粉置于温度为1290℃条件下进行加热，呈熔融态；

[0086] (2)向步骤(1)所得物中加入石墨、碳化硅、氧化铝、重晶石、贝壳粉，然后在保持温度为1290℃条件下通入氟化硅气体和氮气的混合气体，氟化硅：二氧化碳：氮气的摩尔比为1：4：11，流量控制在85ml/min，处理时间3h；

[0087] (3)向步骤(2)所得物中加入粉体硅藻泥，混合均匀。

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