一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料及制备方法，由下列重量份比的主要原料制成：经阻燃、热稳定化及表面处理的天然纤维素6～18份(表面涂纤维素重量1-3％的偶联剂)，改性树脂基体8～24份，粉末状核壳橡胶3-12份，环氧化植物油3-9份，摩擦调节剂5-15份，碳质材料6-12份，余量用硫酸钡填充至100份。制备方法是：将天然纤维素阻燃及稳定化处理，继之喷淋偶联剂并悬浮开松，在30-90℃范围内加热至偶联剂完全浸润，将表面处理过的纤维素与上述其余组分在Z型搅拌机内进行混合得到模压粉，在120-160℃、5-10Mpa条件下热压成型，热压时间根据制件厚度确定，一般在1.5～3min/mm内为宜。本发明专利技术在配料中添加具有多孔结构的成分使得制动片具有防粘盘防啸叫耐磨的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料
,涉及一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料及其制备方法。
技术介绍
港口、风电、矿山、冶金、起重、机床、电梯等使用的电磁或液压制动器，其执行机构是摩擦制动对摩偶，即通过耐磨制动片与制动盘表面接触所产生的摩擦力作为制动力，使得设备的升降或旋转部件能够调速或减速至停。目前无论是占主流的失电制动，还是通电制动，其制动片/制动盘经常处于闭合状态。由于上述所列举的设备其工作环境多处于高湿度或野外曝晒等条件，所用的钢制或铁基制动盘表面易于产生电化学腐蚀甚至生锈，一旦设备间隔一定时间不开动，则极易造成制动片/制动盘抱死，需要拆机维修才能从新做到制动片/制动盘的开闭自如，极其费时费工。因此从制动片的材质设计上就使其具备防粘盘功能是一种主动防御型的解决方案。另一方面，摩擦制动经常引起噪声，而强烈的噪声可对近距离的操作工以及影响所及范围内的人员的生理和心理造成程度不同的危害，因此防止制动噪声长久以来引起业界的重视。研究指出影响摩擦噪声的因素很多，如制动片材料的摩擦特性、对摩偶的运动参数及对摩偶运行的机械环境等。有关制动片材料的摩擦特性与制动噪声关系的研究属于跨学科(材料科学与机械工程)的课题，一些理论研究认为制动噪声与制动片材料的硬相分布不均关系密切；国内外大型摩擦材料生产企业则普遍认为制动片材料的压缩率与制动器的噪声有直接关系——压缩率高则噪声小、压缩率低则噪声大；在许多中小型摩擦材料企业则使用洛氏硬度指标简单的等价于压缩量来评价制动片材料的噪声特性。中国专利CN202158125U申请一种防锈摩擦材料，做法是在摩擦材料表面涂抹防锈剂氧化层；CN202833769U申请一种低噪音刹车片，其摩擦材料层从中间到两侧的厚度逐渐减小；CN01126573.6公开了一种改进的轿车制动片的结构、配方及其加工工艺，其提出了一种轿车制动噪声的解决办法，特点是将制动衬片分解为层状结构，包括制动工作层、隔热阻尼层、背板、防振层，制动工作层的材料是由热固性树脂、增强纤维、摩擦系数调节剂、填充料组成，阻尼隔热层采用以矿物纤维为主要增强体系的有机基复合材料。以上是从制动片外在结构形式上进行防噪降噪的专利申请。CN104497974A申请一种低噪音的安全型摩擦材料及摩擦片的制备方法，其组分中使用的纤维系金属纤维和合成有机纤维，所用的橡胶材料为腈粉和轮胎粉，并添加了有机摩擦粉。申请号为201210107717.7的专利说明文件公开了一种多元树脂基碳素复合型盘式制动片及其制备方法，该制动片由下述原料一次模压成型：未改性酚醛树脂，有机硅改性酚醛树脂，聚丙烯酸酯改性酚醛树脂，聚丙烯腈碳纤维，人造颗粒石墨，天然鳞片石墨，颗粒焦炭，碳化硅，芳纶浆粕，复合矿物纤维，钢纤维，紫铜粉，硫化亚铁和硫酸钡其专利技术产品的耐磨性好，同时低噪音。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有改性酚醛基制动片对防粘盘防啸叫问题解决不力的状况，提出用多孔性天然纤维素、核壳结构橡胶粉末(多孔内核和预交联橡胶皮层)和环氧化植物油为主体成分，再加入改性树脂基体，热压成型制做防粘盘防啸叫耐磨制动片材料。本专利技术采取的技术方案为：一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料，由下列重量百份比的原料制成：经过阻燃、热稳定化及其表面处理的纤维素6～18％，粉末橡胶3～12％，环氧化植物油3～9％，改性树脂基体8～24％，摩擦调节剂5～15％，炭质材料5～15％，其余为填充料。本专利技术的解决方案的创新之处在于，在摩擦材料的配料中加入了油脂成分和多孔吸音材料，使得制动片具有防粘盘防啸叫性能并兼具高耐磨性。选用天然纤维素为增强组分，经过阻燃、热稳定化处理并与其它组分混合均匀后做成制动片材料，这样的制动片与氮化处理碳钢、铸钢、锻钢及灰口铁、蠕墨铁材质的制动盘作为对摩偶使用时，可利用上述阻燃、热稳定化处理过的纤维素的多孔结构使得制动片具有防粘盘防啸叫的效果，克服了目前普遍使用的矿物纤维和晶须材料(系实心连续结构)降噪声效果差且磨损后其磨屑会造成环境次生伤害的缺点；配方中加入表皮预交联的核壳结构橡胶粉末，可提高制动片材料的柔韧性、贴合性和耐磨性，并具有很好的吸声效应使得表面制动时的啸叫声降低；在制动片模压粉的混合环节中填充环氧化植物油可防止粉尘飞扬，还可以保证压成的耐磨材料的动、静摩擦系数差值不至于过高，也可以起到防啸叫的效果，油基成分还可以防止出现长期闭合条件下制动片会粘住对摩偶制动盘的缺陷。优选的是，所述纤维素来源于木材、锯末、棉花、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮、甘蔗渣或细菌。这样的天然纤维素具有微观多孔结构，具有较好的吸声降噪和隔离效应。纤维素的阻燃、热稳定化处理采用的硼酸锌、聚磷酸铵、焦磷酸盐、有机磷酸酯、三聚氰胺-磷酸三(丁氧基乙基)酯(TBEP)、含镁盐类等。无机盐类固体成分可用水拌成糊状再涂覆到天然纤维素表面上，之后脱水晾干，有机磷酸酯等可用其有机溶剂溶解后得到的溶液喷淋到纤维素上自然晾至无低挥发物溢出为止；阻燃、稳定剂的添加比例应为纤维素质量的10～20％。优选的是，所述纤维素的表面处理步骤为：在纤维素表面涂覆1～3％(w/w)的偶联剂。所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂等。偶联剂可以提高纤维和树脂的粘接强度去，且在选择偶联剂时应尽量选择与树脂结构类似的。优选的是，所述粉末橡胶为丁苯橡胶或丁腈橡胶，其粒径范围为20～800nm。具有核壳结构，其核系多孔结构的漂珠或微孔玻璃粉末，表皮层蘸浸丁苯橡胶胶乳或丁腈橡胶胶乳，胶乳中预配化学计量的硫化剂和硫化促进剂，经过离心喷雾干燥后在140～160℃下预交联。优选的是，所述改性树脂基体，以酚醛树脂、蜜胺树脂、古马隆树脂、环氧树脂、聚氨酯或双马来酰亚胺为原料，改性方法是将上述树脂两种或两种以上共混或树脂间发生交联形成互穿网络结构或将上述树脂中的活性基团进行接枝或封端。优选的是，所述环氧化植物油其环氧值应大于6.0％，碘值小于3％，闪点大于280℃，加热稳定性失重小于6％。环氧化植物油与树脂的相容性好，挥发性小，不易抽出，具有良好的电性能和较好的柔韧性，对材料中的改性树脂起增塑和稳定的作用。优选的是，所述的摩擦调节剂为硫铁矿粉、焦宝石、锆英粉、γ-氧化铝或镁铝尖晶石，粒度小于300目。上述的摩擦调节剂可以稳定材料在不同温度下的摩擦和磨损性能、尤其是材料在中温下的摩擦磨损性能。而对于目前国内的半金属刹车材料而言，采用这类无机粉料可以降低刹车材料密度和硬度。所述碳质材料为蠕虫状膨胀石墨，鳞片石墨，高比表面积活性炭粉，颗粒状多孔焦炭，纳米补强炭黑，活性炭纤维，单壁或多壁炭纳米管。炭质材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电传热和热膨胀系数小的特点，可用来增强复合材料的摩擦性能。在选定炭纤维含量范围内，随着炭质材料含量的增加，它抗冲击强度增大，摩擦系数减小，磨损率降低，延长制动片使用寿命。本专利技术提供了一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将纤维素进行阻燃、热稳定化、偶联处理后，待用；(2)取上述纤维素、粉末橡胶、环氧化植物油、改性树脂基体、摩擦调节剂、炭质材料、填料混炼，制得模压粉；(3)上述模压粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料，其特征是，由下列重量百份比的原料制成：经过阻燃、热稳定化及其表面处理的纤维素6～18％，粉末橡胶3‑12％，环氧化植物油3‑9％，改性树脂基体8～24％，摩擦调节剂5‑15％，碳质材料5‑15％，其余为填充料。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料，其特征是，由下列重量百份比的原料制成：经过阻燃、热稳定化及其表面处理的纤维素6～18%，粉末橡胶3～12%，环氧化植物油3～9%，改性树脂基体8～24%，摩擦调节剂5～15%，炭质材料5～15%，其余为填充料；所述粉末橡胶为丁苯橡胶或丁腈橡胶，其粒径范围为20～800nm；所述粉末橡胶具有核壳结构，其核系多孔结构的漂珠或微孔玻璃粉末，表皮层蘸浸丁苯橡胶胶乳或丁腈橡胶胶乳，胶乳中预配化学计量的硫化剂和硫化促进剂，经过离心喷雾干燥后在140～160℃下预交联后而得。2.如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述纤维素来源于木材、锯末、棉花、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮、甘蔗渣或细菌；所述纤维素的阻燃、热稳定化处理采用的硼酸锌、聚磷酸铵、焦磷酸盐、有机磷酸酯、三聚氰胺-磷酸三(丁氧基乙基)酯TBEP或含镁盐类，其中，无机盐类固体成分可用水拌成糊状再涂覆到天然纤维素表面上，之后脱水晾干，有机磷酸酯或三聚氰胺-磷酸三（丁氧基乙基）酯TBEP可用其乙醇溶液喷淋到纤维素上自然晾至无低挥发物溢出为止；阻燃、稳定剂的添加比例应为纤维素质量的10～20%。3.如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述阻燃、热稳定化处理后的纤维素的表面处理方法为：在纤维素表面涂覆1～3%...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海庆，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37