專利名稱：六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須替代石棉的復(fù)合陶瓷摩擦材料及其 制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石棉對人體有嚴(yán)重的致癌作用，且在自然環(huán)境中長期存留，不會自然分解消失，用后 的石棉制品無法回收處理或循環(huán)使用，這對生態(tài)環(huán)境、人類健康和可持續(xù)發(fā)展帶來長期的、 不可估量的危害。因此，尋求一種環(huán)境友好的材料替代傳統(tǒng)摩擦材料中的石棉成分是摩擦 材料行業(yè)面臨的迫切任務(wù)。
鈦酸鉀(主要是六鈦酸鉀)晶須被國內(nèi)外普遍認(rèn)為是一種很好的石棉替代材料。相對 于石棉和半金屬剎車片，鈦酸鉀晶須剎車片具有磨耗小、使用壽命長、剎車噪音低、制 動靈敏、制動柔和舒適、耐候性優(yōu)良、環(huán)境友好等優(yōu)點。
關(guān)于鈦酸鉀晶須摩擦材料已有文獻(xiàn)報導(dǎo)。S.J.Kim (Wear 251 (2001) 1484-1491)報 道了芳香尼龍漿和鈦酸鉀晶須在汽車摩擦材料中的協(xié)同效應(yīng)。研究認(rèn)為，芳香尼龍漿和鈦 酸鉀晶須都通過在摩擦表面保持一種耐用的摩擦膜而對摩擦性能發(fā)揮至關(guān)緊要的作用。馮 新等研究了鈦酸鉀晶須增強聚四氟乙烯復(fù)合材料的摩擦磨損性能,參見《高分子材料科學(xué) 與工程》，2004， Vol 20， 5， 129-132。胡曉蘭等研究了偶聯(lián)劑對鈦酸鉀晶須/雙馬來酰亞 胺樹脂摩擦磨損性能的影響，參見《高分子學(xué)報》，2004， 6， 844-848，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鈦酸鉀 晶須能明顯提高復(fù)合材料的耐磨性，晶須的加入使材料的磨損率得到顯著降低。王燕等對 PPESK/鈦酸鉀晶須/石墨復(fù)合材料的摩擦磨損性能進(jìn)行了研究，結(jié)果說明，石墨和鈦酸鉀 晶須均能顯著改善聚合物材料的摩擦磨損性能，并具有明顯的協(xié)同作用；鈦酸鉀晶須對復(fù) 合材料的磨損性能起到了明顯的改善作用，參見《工程塑料應(yīng)用》，2006， Vol 34, 4， 4-6。
盡管鈦酸鉀晶須摩擦材料具有優(yōu)良的摩擦磨損性能，但是，由于鈦酸鉀晶須的硬度相 對較低，在一些應(yīng)用場合與摩擦副的配合并不理想。
六鈦酸鈉晶須是一種新型的鈦酸鹽晶須，相對于六鈦酸鉀晶須，它具有更低的熱導(dǎo)率、 更好的化學(xué)穩(wěn)定性、更高的紅外線反射率和吸音性能，另外，還具有相對高的硬度和低的 生產(chǎn)原料成本的特點。
目前，國內(nèi)外未見有鈦酸鈉晶須摩擦材料和鈦酸鉀/鈦酸鈉晶須復(fù)合摩擦材料的文獻(xiàn) 報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種性能優(yōu)良的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷 摩擦材料。
本發(fā)明的特征在于利用六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須各自的優(yōu)點，替代傳統(tǒng)摩擦材料
中的石棉成分，制得含有兩種晶須的復(fù)合陶瓷摩擦材料。
本發(fā)明的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，按質(zhì)量份組分如下 有機樹脂5 20份，橡膠粉1 10份，六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須10 40份，芳
綸纖維0 5份，石墨10 20份，填料20 40份。
優(yōu)選的，在六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須中，六鈦酸鉀晶須與六鈦酸鈉晶須質(zhì)量比為 (1 4) :1。
優(yōu)選的，所述填料是氧化鐵、氧化鎂、碳酸鈣、白云母、硫酸鋇中的一種或組合。 所述有機樹脂優(yōu)選2123酚醛樹脂；所述橡膠粉優(yōu)選丁腈橡膠粉。 本發(fā)明的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料的制備方法包括稱量組分、混合、 熱壓及后處理等工序。
本發(fā)明的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料的制備方法，步驟如下
1、 按質(zhì)量份稱取芳綸纖維、六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須，混合均勻，得芳綸纖維 與晶須混合物；
2、 按質(zhì)量份稱取有機樹脂，橡膠粉，石墨，填料，與步驟1制得的芳綸纖維與晶須 混合物攪拌混合3 5分鐘后，加入到熱壓模具中；
3、 熱壓在140 18(TC的溫度和20 40MPa的壓力下，保溫保壓5 10分鐘；
4、 后處理將熱壓后試樣放于夾具中在200 230'C下保溫3 5小時，降溫后即得 到摩擦材料產(chǎn)品。
本發(fā)明的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料在消除制動噪聲及熱衰退、提高 產(chǎn)品使用壽命、克服摩擦對偶間的粘連咬合等方面具有極大的優(yōu)越性，能滿足現(xiàn)代汽車制 動工況的使用要求，具有工藝簡單、適于工業(yè)化生產(chǎn)和無公害等優(yōu)點?？蓮V泛應(yīng)用于各型 轎車制動器襯片，特別適用于制作高檔轎車制動器襯片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)良效果還在于
丄本發(fā)明的復(fù)合陶瓷摩擦材料不含有石棉，解決了傳統(tǒng)摩擦材料在生產(chǎn)和使用過程 中石棉對人體的危害和環(huán)境污染的問題；
2利用六鈦酸鈉晶須和六鈦酸鉀晶須的硬度差異特點，兩種晶須混合使用，可有效
地調(diào)節(jié)摩擦材料的摩擦系數(shù)，以適應(yīng)不同的需求；
義利用六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須材料的低熱導(dǎo)率特性，降低摩擦過程的熱量傳遞，減
少摩擦材料在深度方向上的碳化速度，從而提高摩擦磨損性能和使用壽命；
4借助于在摩擦過程中六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須與其他成分形成的位移膜，有效保護(hù)
剎車片及對偶材料表面不受損傷，減少制動系統(tǒng)的震動和制動噪音；
<5、使用本發(fā)明材料制備的制動器襯片無需增加專用的隔熱層，簡化了生產(chǎn)工序，降
低了制動片的故障率。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限于此。實施例中所用的有機樹脂2123 酚醛樹脂；所用的橡膠粉是丁腈橡膠粉。 實施例1:
六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，按質(zhì)量份組分如下 有機樹脂10份，橡膠粉3份，六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須20份，芳綸纖維1份， 石墨12份，填料30份。
在六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須中，六鈦酸鉀晶須與六釹酸鈉晶須質(zhì)量比為4: 1。
所述填料是氧化鐵、云母粉、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鋇按重量比l: 1: 2: 2: 8的混 合物。
制備方法，步驟如下
1、 按質(zhì)量份稱取芳綸纖維、六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須，混合均勻，得芳綸纖維 與晶須混合物；
2、 按質(zhì)量份稱取有機樹脂，橡膠粉，石墨，填料，與步驟1制得的芳綸纖維與晶須 混合物攪拌混合5分鐘后，均勻加入到熱壓模具中；
3、 熱壓在160'C的溫度和30MPa的壓力下，保溫保壓6分鐘；
4、 后處理將熱壓后試樣放于夾具中在230'C下保溫3小時，降溫后即得到摩擦材 料產(chǎn)品。
所得摩擦材料產(chǎn)品的摩擦性能測試結(jié)果為:從室溫到35(TC摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0. 38-0. 44 之間，磨損率為0.12左右，試驗過程中無震顫或噪音。 實施例2:
六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，按質(zhì)量份組分如下 有機樹脂12份，橡膠粉5份，六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須30份，芳綸纖維3份， 石墨15份，填料30份。在六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須中，六鈦酸鉀晶須與六鈦酸鈉晶 須質(zhì)量比為2: 1。所述填料是云母粉、氧化鎂、氧化鐵、碳酸鈣、硫酸鋇按重量比h 1: 2: 4: 10。
制備方法，步驟如下
1、 按質(zhì)量份稱取芳綸纖維、六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須，混合均勻，得芳綸纖維 與晶須混合物;
2、 按質(zhì)量份稱取有機樹脂，橡膠粉，石墨，填料，與步驟1制得的芳綸纖維與晶須 混合物攪拌混合5分鐘后，均勻加入到熱壓模具中；
3、 熱壓升溫到170'C，加壓到35MPa，保溫保壓10分鐘；
4、 后處理將熱壓后試樣放于夾具中在220'C下保溫4小時，降溫后即得到摩擦材
料產(chǎn)品o
所得摩擦材料產(chǎn)品的摩擦性能測試結(jié)果為從室溫到350'C摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0. 41-0. 46 之間，磨損率為O. 16左右，試驗過程中無震顫或噪音。 實施例3:
六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，按質(zhì)量份組分如下 有機樹脂15份，橡膠粉8份，六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須40份，芳綸纖維4份， 石墨18份，填料40份。在六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須中，六鈦酸鉀晶須與六鈦酸鈉晶
須質(zhì)量比為l: 1。所述填料是氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鋇按重量比l: 1: 2。
制備方法與實施例2相同。
所得摩擦材料產(chǎn)品的摩擦性能測試結(jié)果為從室溫到350'C摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0. 42-0. 48 之間，磨損率為0.20左右，試驗過程中無震顫或噪音。
權(quán)利要求
1、六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，其特征在于按質(zhì)量份組分如下有機樹脂5～20份，橡膠粉1～10份，六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須10～40份，芳綸纖維0～5份，石墨10～20份，填料20～40份。
2、 如權(quán)利要求l所述的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，其特征在于在六 鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須中，六鈦酸鉀晶須與六鈦酸鈉晶須質(zhì)量比為U 4): 1。
3、 如權(quán)利要求l所述的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，其特征在于所述 填料是氧化鐵、氧化鎂、碳酸鈣、白云母、硫酸鋇中的一種或組合。
4、 如權(quán)利要求l所述的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，其特征在于所述 有機樹脂是酚醛樹脂。
5、 如權(quán)利要求l所述的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料，其特征在于所述 橡膠粉是丁腈橡膠粉。
6、 一種權(quán)利要求1所述的六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料的制備方法，其 步驟如下(1) 按質(zhì)量份稱取芳綸纖維、六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須，混合均勻，得芳綸纖 維與晶須混合物；(2) 按質(zhì)量份稱取有機樹脂，橡膠粉，石墨，填料，與歩驟(1)制得的芳綸纖維與 晶須混合物攪拌混合3 5分鐘后，加入到熱壓模具中；(3) 熱壓升溫到140 180'C，加壓到20 40MPa，保溫保壓5 10分鐘；(4) 后處理將熱壓后試樣放于夾具中在200 230'C下保溫3 5小時，降溫后即 得到摩擦材料產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六鈦酸鉀/六鈦酸鈉晶須復(fù)合陶瓷摩擦材料及其制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合陶瓷摩擦材料按質(zhì)量份組分如下有機樹脂5～20份，橡膠粉1～10份，六鈦酸鉀晶須和六鈦酸鈉晶須10～40份，芳綸纖維0～5份，石墨10～20份，填料20～40份。本發(fā)明的復(fù)合陶瓷摩擦材料本發(fā)明的復(fù)合陶瓷摩擦材料不含有石棉，對人體的危害和環(huán)境沒有污染；并在消除制動噪聲及熱衰退、提高產(chǎn)品使用壽命、克服摩擦對偶間的粘連咬合等方面具有優(yōu)越性。
文檔編號C08J5/14GK101186710SQ20071011565
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者濤 張, 張玉軍, 君 王, 靜 王, 譚砂礫, 趙東亮, 龔紅宇 申請人:山東大學(xué)