專利名稱：一種雙熱壓式復(fù)合摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合摩擦材料，特別是涉及一種雙熱壓式復(fù)合摩擦材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合摩擦材料是將不同物化特性的材料與強度低、韌性好的高分子聚合物基體組成的。由于高分子材料通常不能承受高的應(yīng)力和高的溫度，為了提高高分子材料的屈服強度，都采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的熱固性樹脂，一般為各種改性的酚醛樹脂。同時，為了達到理想的制動效果和綜和機械性能，還需加入各種纖維，潤滑材料，磨料以及填料，而其中的高聚物基體材料幾乎只是作為傳遞或分散載荷的媒介。因此，復(fù)合摩擦材料的強度主要取決于包括纖維在內(nèi)的其它組份與基體界面的粘結(jié)強度。目前，在各類摩擦制動器中，復(fù)合摩擦材料使用的比例高達90％以上。
在復(fù)合摩擦材料的發(fā)展過程中，大量的專利技術(shù)和應(yīng)用研究用來完善和提高復(fù)合摩擦材料的摩擦學(xué)特性，使它更適用于汽車工業(yè)發(fā)展的需要。復(fù)合摩擦材料的組成是決定其摩擦學(xué)特性的主要因素，在構(gòu)成復(fù)合摩擦材料的諸多組份中，每種組份都對制動效果起到一定的作用。在確定材料配方的過程中，需要進行大量的對比試驗。
復(fù)合摩擦材料的表面顏色和外觀形狀各有不同。但都是由粘結(jié)劑，增強纖維，磨料，潤滑材料，填料五大類材料組成。其功用如下粘結(jié)劑將增強纖維、磨料、潤滑材料和填料等粉體材料粘合在一起。一般采用的是改性的酚醛樹脂。常用的有腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠改性酚醛樹脂、芳脛改性酚醛樹脂和各種進口高溫樹脂。
增強纖維在摩擦材料的摩擦過程中起關(guān)鍵作用，可以起到增強作用及改善摩擦磨損性能特性。常用的增強纖維有石棉纖維、鋼纖維、銅纖維、蛭石纖維、硅灰石纖維、海泡石纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、芳綸纖維、碳纖維、聚丙烯腈纖維等。制動材料中加入石棉纖維，具有柔韌性、摩擦系數(shù)高、價格低廉等特性，但在制作和使用過程中污染大氣及致癌。碳纖維和芳綸纖維具有強度高、耐熱、耐磨、耐腐蝕等一系列優(yōu)異性能是一種比較理想的增強纖維材料，但價格昂貴。陶瓷纖維具有耐熱、摩擦系數(shù)高、價格低等特性，但導(dǎo)熱性差，易使制動材料出現(xiàn)裂紋。鋼纖維具有強度高、耐熱、導(dǎo)熱性好，摩擦系數(shù)高且來源廣泛價格低廉。
磨料在摩擦材料中起到提高和穩(wěn)定高溫摩擦系數(shù)的作用。常用的磨料有氧化鋁、氧化硅、硫酸鋯、氟化鈣、碳化硅、氧化鐵、鑄石粉和難熔金屬等。磨料應(yīng)具有足夠高的機械強度和硬度，以保證摩擦過程中盡量多的能量消耗在磨粒的破損上，但也不能過高，否則在很大程度上磨損了對偶材料。同時對磨料的粒度大小也有一定的要求，太小起不了作用，太大則會增大對偶材料的磨損，甚至引發(fā)噪聲。
潤滑材料在摩擦材料中起到減小摩擦，提高耐磨性，并起到穩(wěn)定摩擦性能的作用，同時還有助于摩擦材料的壓模成型。常用的潤滑材料有石墨、二硫化鉬、二硫化鎢、硫化亞銅、氮化硼、硫化銻、氧化鎂、鉛、鉍、銻、焦碳、滑石粉等。潤滑材料隨著加入量的增加，耐磨性明顯提高，但摩擦系數(shù)會下降，材料的機械強度也會下降，故加入量不宜太多。
填料在摩擦材料不僅可改善材料的物理特性，而且還可以起到調(diào)節(jié)制動效果、抑制噪音和降低成本的作用。常用的填料有高嶺土、長石粉、硫酸鋇、碳酸鈣、銅屑、石英粉、輪胎粉、橡膠粉、硅灰石粉等。填料是摩擦材料中不可缺少的組份。
專利CN02119505.6介紹了一種無石棉摩擦材料及制造方法；專利CN97112643介紹用毛發(fā)和鋼纖維替代石棉摩擦材料；專利CN02116595.5一種無石棉摩擦材料及制造方法等專利都采用的是一次熱壓成型的生產(chǎn)制造方法。以上的專利都屬于復(fù)合摩擦材料的生產(chǎn)制造。
目前，復(fù)合摩擦材料是將以上的這些材料根據(jù)配方和工藝要求，根據(jù)以下步驟制備第一步將原材料按配方稱料，然后在高速混料機中充分混合。
第二步將混合粉稱重放入模具內(nèi)。(或先冷壓)第三步熱壓成型，保證樹脂固化反應(yīng)完全。熱壓溫度要根據(jù)樹脂固化溫度來確定，一般在140℃以上；壓力12-20Mpa；保溫時間和放氣次數(shù)根據(jù)材料的形狀和大小來確定。
第四步后處理。根據(jù)樹脂固化溫度來確定后處理溫度，一般在140℃以上；保溫時間4-24h。
第五步機械加工，噴漆。得到形狀、機械性能、摩擦磨損特性各異的復(fù)合摩擦材料。這就是目前生產(chǎn)復(fù)合摩擦材料的生產(chǎn)工藝流程。
上述方法用一次熱壓法生產(chǎn)復(fù)合摩擦材料，制造出來的摩擦制動片，材料的粘接強度較低，同時孔隙率較少，摩擦表面光滑，易于產(chǎn)生摩擦制動噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種具有較佳的穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、較低的磨損率，并能減少制動過程中摩擦噪聲出現(xiàn)的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法。
本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)。
一種雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法由一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料經(jīng)粉碎和篩選后再經(jīng)第二次熱壓成型制備；所述第二次熱壓成型工藝條件為以質(zhì)量百分比計，將40-70％一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料、15-35％耐高溫改性樹脂、5-15％增強纖維、5-15％橡膠粉以及余量的潤滑材料共混，放入模具內(nèi)，在溫度為140℃-165℃、壓力為12-20Mpa條件下，熱壓成型，保溫8-24h。
所述一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料的制備方法為以質(zhì)量百分比計，稱取10-25％耐高溫改性樹脂、10-40％增強纖維、5％-20％潤滑材料、5％-20％磨料12-20Mpa條件下，熱壓成型，保溫4-8h。
所述一次熱壓成型復(fù)合摩擦材料選用一次熱壓成型復(fù)合摩擦材料的廢料。
所述粉碎和篩選方法為將一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料成型產(chǎn)物粉碎，并將粉碎過程的最高溫度控制在180℃以下；采用5-10目的篩網(wǎng)，進行篩選；所述第二次熱壓成型的增強纖維為金屬纖維。所述金屬纖維優(yōu)選為鋼纖維或者銅纖維。
由上述方法制備的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料，其摩擦表面形貌較粗糙，氣孔系數(shù)比一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料增加2％-6％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果(1)通過兩次熱壓成型生產(chǎn)出來的復(fù)合摩擦材料，由于第二次混料中加入的金屬纖維與破碎的摩擦材料(約2mm)尺寸大小處于同一數(shù)量級，使得大顆粒的摩擦材料與金屬纖維纏繞粘接。
(2)各種組分與基體粘接的更加緊密，在制動摩擦過程中，表面的摩擦剪力不易將大顆粒的摩擦材料(2-2.8mm)磨損帶走。
(3)兩次熱壓成型生產(chǎn)出來的復(fù)合摩擦材料，具有較佳的穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、較低的磨損率(與相同配方的一次熱壓成型所生產(chǎn)出來的復(fù)合摩擦材料來比較)。
(4)該材料摩擦表面粗糙度增加、材料的氣孔系數(shù)增加，大大減少了制動過程中摩擦噪聲的出現(xiàn)。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，發(fā)明人對本發(fā)明已經(jīng)經(jīng)過多年的創(chuàng)造性研究和試驗，有許多成功的實例，下面列舉部分具體實施例，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
實施例1以捷達前輪剎車片為例，壓制后的高度為12mm。
第一次熱壓混雜纖維復(fù)合摩擦材料的基本配方(以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計)腰果油改性酚醛樹脂15％；晴橡膠5％；鋼纖維15％；蛭石5％；Kevlar纖維2％；巖棉5％，氧化硅8％；滑石粉10％；二硫化鉬5％；硫酸鋇20％；氫氧化鈣10％。
將以上的材料均勻混合，稱重倒入標(biāo)準(zhǔn)模具(長300mm×寬60mm)中，以150℃；壓力16Mpa；保溫時間3分鐘和放氣2次；壓制出長300mm×寬60mm×厚6mm的復(fù)合摩擦材料；將壓制出的材料放入恒溫箱中，溫度160℃經(jīng)過4小時的后處理。
在干燥的條件下，放置24小時以上；然后進行粉碎，采用5-10目(2-2.8mm的篩孔)的篩網(wǎng)，進行篩選。
以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，第二次熱壓復(fù)合摩擦材料采用的配方70％的第一次熱壓成型制備的復(fù)合摩擦材料(5-10目)；18％的腰果油改性樹脂；5％的丁晴橡膠；2％的片狀石墨；5％的鋼纖維。在150℃；壓力16Mpa；熱壓保溫時間6分鐘和放氣3次數(shù)。隨后在160℃、保溫24h；再經(jīng)機械加工和噴漆處理。
經(jīng)檢測，在相同配方的情況下，以第一次熱壓為原配方，用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的制動摩擦材料和與雙熱壓成型所生產(chǎn)的摩擦材料對比測試。本實施例制備的復(fù)合摩擦材料在300℃時，平均摩擦系數(shù)由一次熱壓成型制備的復(fù)合摩擦材料的0.392提高到0.431，提高了10.2％；磨損率由0.723×10-7cm3/Nm下降到0.671cm3/Nm，下降了7.23％。同時還減小了制動過程的高頻噪聲，提高了車輛駕駛的舒適度。
實施例2以捷達前輪剎車片為例，壓制后的高度為12mm。
第一次熱壓半金屬纖維復(fù)合摩擦材料的基本配方(以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計)腰果油改性酚醛樹脂20％；丁晴橡膠5％；鋼纖維28％；銅屑2％；氧化鋁8％；鑄石粉2％；二硫化鉬3％；石墨7％；硫酸鋇15％；氧化鎂5％，高嶺土5％。事實上第一次熱壓成型復(fù)合摩擦材料可選用上述配方制備的材料的廢料。
將以上的材料均勻混合，稱重倒入標(biāo)準(zhǔn)模具(長300mm×寬60mm)中，以165℃；壓力20Mpa；保溫時間3分鐘和放氣2次；壓制出長300mm×寬60mm×厚6mm的復(fù)合摩擦材料；將壓制出的材料放入恒溫箱中，溫度160Co經(jīng)過4小時的后處理。
在干燥的條件下，放置24小時以上；然后進行粉碎，采用5目的篩網(wǎng)，進行篩選。
以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，第二次熱壓復(fù)合摩擦材料采用的配方70％的半金屬復(fù)合摩擦材料；15％腰果油改性樹脂；5％的丁晴橡膠；5％的片狀石墨；5％的鋼纖維。上述配方材料混合均勻，在140℃；壓力20Mpa；熱壓保溫時間6分鐘和放氣2次數(shù)。隨后在180℃、保溫8h；再經(jīng)機械加工和噴漆處理。
經(jīng)檢測，在相同配方的情況下，以第一次熱壓為原配方，用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的制動摩擦材料和與本實施例雙熱壓成型所生產(chǎn)的摩擦材料進行對比分析。本實施例制備的復(fù)合摩擦材料在300℃時，平均摩擦系數(shù)由一次熱壓成型制備的復(fù)合摩擦材料的0.417提高到0.454，提高了9.0％；平均磨損率由0.963×10-7cm3/Nm下降到0.883cm3/Nm，下降了8.31％。
實施例3第一次熱壓無金屬纖維復(fù)合摩擦材料的基本配方(以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計)腰果油改性酚醛樹脂25％；丁晴橡膠5％；蛭石8％；海泡石10％；Kevlar纖維2％；氧化鋁10％；二硫化鉬5％；滑石粉10％；硫酸鋇15％；氧化鎂5％，高嶺土5％。將以上的材料均勻混合，稱重倒入標(biāo)準(zhǔn)模具(長300mm×寬60mm)中，以140Co；壓力12Mpa；保溫時間3分鐘和放氣2次；壓制出長300mm×寬60mm×厚6mm的復(fù)合摩擦材料；將壓制出的材料放入恒溫箱中，溫度160Co經(jīng)過4小時的后處理。上述第一次熱壓無金屬纖維復(fù)合摩擦材料也可選用一次熱壓成型復(fù)合摩擦材料的廢料。
在干燥的條件下，放置24小時以上；然后進行粉碎，采用10目的篩網(wǎng)，進行篩選。
以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，第二次熱壓復(fù)合摩擦材料采用的配方40％的無金屬纖維復(fù)合摩擦材料；35％腰果油改性樹脂；5％的丁晴橡膠；5％的片狀石墨；15％的鋼纖維。上述配方材料混合均勻，在165℃；壓力12Mpa；熱壓保溫時間6分鐘和放氣2次數(shù)。隨后在180℃、保溫24h；再經(jīng)機械加工和噴漆處理。
經(jīng)檢測，在相同配方的情況下，以第一次熱壓為原配方，用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的制動摩擦材料和與本實施例雙熱壓成型所生產(chǎn)的摩擦材料進行對比分析。本實施例制備的復(fù)合摩擦材料在300℃時，平均摩擦系數(shù)由一次熱壓成型制備的復(fù)合摩擦材料的0.376提高到0.417，提高了11.0％；平均磨損率由1.130×10-7cm3/Nm下降到0.993cm3/Nm，下降了12.08％。
權(quán)利要求
1.一種雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法，其特征在于該方法由一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料經(jīng)粉碎和篩選后再經(jīng)第二次熱壓成型制備；所述第二次熱壓成型工藝條件為以質(zhì)量百分比計，將40-70％一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料、15-35％耐高溫改性樹脂、5-15％增強纖維、5-15％橡膠粉以及余量的潤滑材料共混，放入模具內(nèi)，在溫度為140℃-165℃、壓力為12-20Mpa條件下，熱壓成型，保溫8-24h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法，其特征在于所述一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料的制備方法為以質(zhì)量百分比計，稱取10-25％耐高溫改性樹脂、10-40％增強纖維、5％-20％潤滑材料、5％-20％磨料以及余量的填料，混合均勻，并放入模具內(nèi)，在溫度為140℃-165℃、壓力為12-20Mpa條件下，熱壓成型，保溫4-8h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法，其特征在于所述一次熱壓成型復(fù)合摩擦材料選用一次熱壓成型復(fù)合摩擦材料的廢料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法，其特征在于所述粉碎和篩選方法為將一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料成型產(chǎn)物粉碎，并將粉碎過程的最高溫度控制在180℃以下；采用5-10目的篩網(wǎng)，進行篩選；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法，其特征在于所述第二次熱壓成型的增強纖維為金屬纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料的制備方法，其特征在于所述金屬纖維為鋼纖維或者銅纖維。
7.由權(quán)利要求1所述方法制備的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙熱壓式復(fù)合摩擦材料，其特征在于摩擦表面形貌粗糙，氣孔系數(shù)比一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料增加2％-6％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙熱壓式復(fù)合摩擦材料及其制備方法。該方法由一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料經(jīng)粉碎和篩選后再經(jīng)第二次熱壓成型制備；第二次熱壓成型工藝條件為以質(zhì)量百分比計，將40－70％的一次熱壓成型的復(fù)合摩擦材料、15－35％耐高溫改性樹脂、5－15％增強纖維、5－15％橡膠粉以及余量的潤滑材料共混，放入模具內(nèi)，在溫度為140℃－165℃、壓力為12－20Mpa條件下，熱壓成型，保溫8－24h。兩次熱壓成型生產(chǎn)出來的復(fù)合摩擦材料，具有較佳的穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、較低的磨損率，材料摩擦表面粗糙度增加、材料的氣孔系數(shù)增加，大大減少了制動過程中摩擦噪聲的出現(xiàn)。
文檔編號C08K7/06GK101074289SQ20071002882
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者陳東, 謝小鵬 申請人:華南理工大學(xué)