一种晶须增强汽车制动复合摩擦材料及其制备方法技术

一种晶须增强汽车制动复合摩擦材料，其特征在于：所述复合摩擦材料的原料由碱式硫酸镁晶须、叶腊石粉、酚醛树脂、铜粉、石墨粉、氧化铝、硬脂酸锌组成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，涉及一种新型晶须增强复合摩擦材料，更具体涉及到作为汽车 摩擦制动装置中的制动片材料及其制备方法。
技术介绍
高性能制动复合材料及制品在航空、汽车、高速列车、摩托车等现代交通领域具有广泛 用途。高速发展的汽车工业已成为我国经济发展的一个最具潜力和活力的支柱产业。据中国 汽车工业协会预测，到2010年，全国汽车产量在800万 1000万辆之间；到2020年，国内 汽车需求量及产量在1400万 1800万辆之间；可能超过美国，成为全球第一大汽车生产国。 随着汽车拥有量激增，初次装配和定期维护更换均为制动材料提供极大市场空间。因此，研 制高性能制动材料具有重要的意义和广阔的应用市场。汽车的高速发展和产品的快速更新， 其安全、舒适和环保性能不断提高。基于目前国内外差距较大的现状，高性能刹车部件作为 汽车安全关键零部件列入国家发改委、科技部发布的"当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2004年度)"，可见开发高性能汽车用制动器衬片非常迫切。制动片是汽车制动系统中通过制动片与制动盘的摩擦将动能转化为热能的关键部件，制动摩 擦热引起摩擦副温升，严重影响制动材料的摩擦学性能。我国现有生产的汽车制动材料许多 仍以石棉式、低性能刹车片为主，在制动时易出现摩擦性能热衰退，尤其长距离下坡的持续 刹车，出现制动性能衰退而发生严重事故，给社会造成极大伤害。随着汽车技术的高速发展， 高速重载下制动产生的摩擦热越来越大，对制动材料摩擦学性能提出更高要求，要求耐磨、 低噪声、无污染等同时，对显著影响制动安全的摩擦稳定性和抗热衰退性，更要求在广泛的 温度范围内及速度、压力与环境改变的情况下摩擦系数达到要求并保持稳定。传统的石棉制动材料，由于摩擦过程石棉受热分解产生热衰退以及石棉毒害性而被许多 国家严格限制生产和使用。其后出现的半金属制动片，因金属易锈蚀、高发热以及造价高、 摩擦噪声等缺点，并未能完全取代石棉式制动材料。目前出现的许多混杂纤维增强制动摩擦 材料，因其性能调控余地大、工艺简单、原材料获取方便而受到肯定。像钢纤维、玻璃纤维、 凯夫拉(Kevlar)纤维、碳纤维、铜纤维、钛酸钾纤维、云母纤维、硅酸铝纤维、尼龙纤维 等新纤维，为广泛开展混杂纤维摩擦材料的研究提供了原料选择余地。现在市面上比较畅销 的国外产品主要有日本和德国产品牌产品，性能比石棉式刹车制动片优良，但这些混杂纤维 摩擦材料价格较贵，摩擦系数也不够稳定，有些纤维对对偶件攻击性较强。因此寻求新型的 增强纤维，改善性能；寻找适宜的矿物原料作为添加剂和填料，使其发挥缓冲减振、改变热传导、降低成本等作用；成为混杂纤维制动摩擦材料的进一步开发应用的关键。近年来，晶须增强复合材料已成为复合材料研究领域内极为活跃的一个方面，晶须增强 复合材料表现出来的优异性能也大大地推动了各种晶须的研制和开发，现己开发出了一百多 种不同的晶须。晶须有金属晶须、无机晶须和聚合物晶须。无机晶须又包括陶瓷质晶须、无 机盐晶须等。但大部分高品质晶须价格昂贵，极大限制了它们的应用。以钙、镁盐为代表的 低成本的无机盐晶须合成以及增强树脂的研究逐渐增多。无机盐晶须作为一种新型的增强才才 料，具有十分优异的物理力学性能，还有阻燃、防腐、绝缘、减振、吸波等许多特殊的功能， 制成各种耐热、耐腐蚀、高强度的新型复合材料。同时，无机盐本身是土壤、海湖盐的成分， 与自然环境协调性好，从生物分解性和环境安全性方面，无机盐晶须与玻纤相比危害要小得 多。和其它晶须相比，生产成本大幅度降低(价格仅为碳化硅晶须的1/300-1/200)，在聚合物 改性中具有更高的性价比，极具发展前途。碱式硫酸镁(镁盐)晶须是无机盐晶须的一种典 型代表，是一种廉价易得的新型高性能的阻燃、增强纤维，在一些通用塑料的力学性能增强 改性中得到研究应用。目前关于碱式硫酸镁晶须在摩擦材料尤其汽车制动材料方面的研究和 应用还没有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，利用价格极为 低廉的碱式硫酸镁晶须增强酚醛树脂，并选用叶腊石(OH)4]作为混杂纤维制动摩擦材料的填料，再配以适当的增摩、抗磨剂，发挥基体、晶须、填料之间的协同耦合作用，从而获得耐热性好，摩擦系数适中，磨损率小，抗热衰退 性高，制动效果好，成本低的新型汽车制动复合材料。本专利技术的晶须增强汽车制动复合摩擦材料，其特征在于所述复合摩擦材料的原料由碱 式硫酸镁晶须、叶腊石粉、酚醛树脂、铜粉、石墨粉、氧化铝、硬脂酸锌组成。本专利技术的晶须增强汽车制动复合摩擦材料的制备方法按照所述的原料重量配比，制备 步骤为a) 原料预处理将碱式硫酸镁晶须放置在烘箱内在8(TC l(KrC温度下烘干l 2小时， 其他原料放置烘箱内在8(TC温度下烘干1小时；b) 取步骤a)干燥后的叶腊石粉、酚醛树脂、铜粉、石墨粉、氧化铝和硬脂酸锌放入搅 拌机内高速搅拌混合3分钟，再加入碱式硫酸镁晶须搅拌3分钟；搅拌后的混料呈羊 绒状，填料和树脂粉末均匀分布其中；c) 将步骤b)搅拌后的材料放入150 16(TC热压模具模腔内，在20 25Mpa压力下热 压成型，热压保温时间3 5分钟或者根据制品的厚度按1 1.5min/mm确定热压保温时间；在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气二到三次； d)将步骤c)热压成型后的制品在烘箱中半小时内升温到15(TC，保温12小时，然后随炉降温冷却，得到成品。 较之已有技术而言，本专利技术以碱式硫酸镁晶须为增强剂，基于复合材料设计方法，使用 具有层状结构叶腊石粉体作为填料，目的是提供一种耐热性好，摩擦系数适中，磨损率小， 抗热衰退性高，制动效果好，成本低的新型晶须增强汽车制动摩擦材料及其制备方法。因此 具有下述优点1) 碱式硫酸镁晶须具有耐高温、强度高、耐磨耗、抗腐蚀、与聚合物亲和力强等优良综 合性能，其尺度界于纤维和纳米颗粒之间，兼有类似纤维的增强作用以及小尺寸颗粒 的活性效应，因此，填充碱式硫酸镁晶须后，发挥了晶须对酚醛树脂的显微增强作用， 提高了复合材料的承载能力，摩擦过程中晶须部分起承载主要作用，减少了摩擦副表 面粘着，阻止了基体树脂的热变形。同时层状结构叶腊石具有良好的润滑性和摩擦系 数的稳定性，两者协同作用有利于复合材料在高温摩擦过程中抗热衰退，保持有效的 摩擦系数并降低磨损率。2) 碱式硫酸镁晶须尺寸细微，其他配料均为粉末，相比其他纤维类增强材料，碱式硫酸镁晶须更容易和酚醛树脂以及填料按合适比例均匀混合，有效减少纤维和粉末材料搅 拌过程的结团现象。同时本专利技术依据"电性混料"原则，采用依次加入树脂、填料及晶 须等进行搅拌方法，避免原料与混料机的横筋缠绕并与容器的内壁摩擦并结块，有利 于各组分均匀分布，从而得到性质相对均一的材料。有助于提高复合材料摩擦学性能。3) 碱式硫酸镁晶须原料丰富、合成工艺简单、成本极为低廉，叶腊石填料不仅成本低廉 且具有良好的润滑性和摩擦系数的稳定性，制备的新型汽车制动复合材料具有极高的 性价比，大大降低了生产成本，其应用潜力巨大。具体实施方式复合摩擦材料的原料配方按照重量份数为碱式硫酸镁晶须20 60份，叶腊石粉5 30 份，酚醛树脂10 30份，铜粉12份，石墨粉5 20份，氧化铝2 30份，硬脂酸锌0 10 份。最佳原料配比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶须增强汽车制动复合摩擦材料，其特征在于：所述复合摩擦材料的原料由碱式硫酸镁晶须、叶腊石粉、酚醛树脂、铜粉、石墨粉、氧化铝、硬脂酸锌组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高诚辉，林有希，何福善，王媛，叶绍炎，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35