【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制动材料领域，具体涉及一种利用赤泥制备的高性能的、不含铜元素的环境友好型树脂基制动材料。
技术介绍
1、随着时代的发展和人们生活节奏的加快，车辆的运行速度也在稳步提高，制动系统作为汽车中关键部件之一而备受研究人员关注。树脂基制动材料的发展过程经历了石棉摩擦材料阶段、半金属摩擦材料阶段、无石棉有机摩擦材料阶段和无铜摩擦材料阶段。树脂基制动材料由粘结剂、增强组元、填料和摩擦性能调节剂组成。近年来，人们发现在制动过程中所产生的粉尘中含有大量的重金属成分，如铜元素和锌元素等等。尤其是含铜元素的摩擦材料，在制动过程中含铜粉尘排放至环境中，部分粉尘悬浮在空气中，危害人体健康；有的粉尘则随着雨水流入土壤和河流中，对微生物和环境造成危害。然而，铜具有良好的导热性能，可及时将制动过程中所产生的热量传递出来，提高制动材料的抗热衰退性能；同时也具有高温固体润滑作用，有利于降低摩擦材料的自身损耗，提高摩擦系数稳定性。因此，如何保证树脂基制动材料无铜化的同时，使其兼具绿色与高性能，成为近年来新型树脂基制动材料的研究重点课题。
2、赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，其主要成分为二氧化硅、氧化钙、三氧化二铁、氧化铝、氧化钠等。赤泥的颗粒直径为0.088～0.25mm，比重为2.7～2.9，熔点为1200～1250℃。每生产一吨氧化铝，就要排放大概1.0～1.8吨的赤泥，中国作为第一产铝大国，每年排放的赤泥高达上亿吨，累计堆存量约有11亿吨，占地面积超过了12万亩。本专利技术中将其运用到制动材料上，替代制动材料中的铜粉，
3、目前对赤泥的回收利用主要将其应用于建筑及铺路材料、矿山充填材料、防污涂料、吸附剂等领域。例如，专利“一种高铁赤泥脱碱资源化利用工艺方法及其应用”(cn202410616614.6)将高铁赤泥转化为无害尾渣，应用于建筑及铺路材料等领域；专利“一种赤泥高掺量危废固化充填材料及其制备方法”(cn202410563546.1)制备了具有高流态、早强快硬、泌水率低等高性能的赤泥基充填材料，用于矿山充填领域；专利“一种防海洋生物附着的碱性赤泥涂层制备方法”(cn202310552335.3)将硬脂酸、无水乙醇、赤泥粉末充分混合得到疏水赤泥粉末，用于制备防污涂料，形成防海洋生物附着的碱性赤泥涂层；专利“一种赤泥掺杂电石渣制备复合材料的方法”(cn202410558054.3)将赤泥进行焙烧得到改性赤泥，并在其中加入电石渣粉末、硫源、活化剂、水等等进行混合搅拌，进一步水热反应得到一种对汞有较好的吸附作用的吸附剂；专利“一种聚二甲基硅氧烷填充赤泥的复合材料”(cn202311362866.2)制备了赤泥/聚二甲基硅氧烷复合材料，将赤泥作为交联节点提高了复合材料的弹性模量与冲击强度。当前，尚未有将赤泥应用在制动材料领域的案例。因此，本专利技术利用赤泥制备高性能无铜树脂基制动材料，采用赤泥替代对环境有害且成本较高的铜，实现制动材料无金属化的同时又降低了材料成本，变废为宝，具有较高的创新性和工程应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于利用赤泥替代树脂基制动材料中的铜粉，制备一种高性能无铜树脂基制动材料。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其是由以下质量百分数的原料制成：赤泥30～40wt％、树脂15～25wt％、竹纤维5～9wt％、氧化铝15～25wt％、硫酸钡0～20wt％、轮胎粉5wt％、石墨3wt％，各原料质量百分数之和为100％。
4、进一步地，所述赤泥的目数为100～200目。
5、进一步地，所述树脂为酚醛树脂。
6、所述树脂基制动材料的制备包括如下步骤：
7、1)竹纤维的处理：对竹纤维进行剪切处理，得到长度小于20mm的竹纤维；
8、2)原料的干燥：将树脂、剪切处理后的竹纤维、轮胎粉分别在60℃的环境下干燥30min，赤泥、氧化铝、硫酸钡及石墨分别在120℃的环境下干燥60min；
9、3)均匀混料：按相应比例称取干燥后的原料进行短时高频率搅拌，以使材料混合均匀；
10、4)热压成型：将步骤3)所得到的混合均匀的材料放入已事先加热好的模具中，进行干法热压成型；
11、5)热处理：将热压成型得到的试样与160℃保温热处理12h，并随炉冷却，即得到所述高性能无铜树脂基制动材料。
12、进一步地，步骤3)中所述短时高频率搅拌的总搅拌时间为5～8min，每次搅拌时间不超过10s。
13、进一步地，步骤4)中所述热压成型的温度为165℃，压力为10mpa，保压时间为6min，期间排气2～3次。
14、进一步地，所述树脂基制动材料在300～350℃的摩擦系数达0.45以上。
15、进一步地，采用box-behnken设计方法对树脂基制动材料配方进行优化，分析赤泥与树脂基体、增强纤维和填料间的交互作用，获取高性能无铜树脂基制动材料优化配方。
16、所得树脂基制动材料中不含铜及其它对人体有害的重金属组分。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、(1)赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，其主要成分为二氧化硅、氧化钙、三氧化二铁、氧化铝、氧化钠等，具有良好的耐热性和高温体积稳定性、较高的比表面积、良好的吸附性能等特点，将其运用到制动材料上，不仅可以提高制动材料的性能，将废弃物资源化利用，对我国制铝工业和制动材料领域的绿色可持续发展道路具有重要的意义。
19、(2)本专利技术采用赤泥替代制动材料中的铜粉，制备高性能树脂基制动材料，所研发的树脂基制动材料不含铜及其它对人体有害的重金属组分，并具有较出色的摩擦磨损性能，且成本低。
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1. 一种利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述树脂基制动材料由以下质量百分数的原料制成：赤泥30~40 wt%、树脂15~25 wt%、竹纤维5~9 wt%、氧化铝15~25 wt%、硫酸钡0~20 wt%、轮胎粉5 wt%、石墨3 wt%，各原料质量百分数之和为100%。
2. 根据权利要求1所述的利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述树脂基制动材料由以下质量百分数的原料制成：赤泥36.54 wt%、树脂16.63 wt%、竹纤维7.95 wt%、氧化铝16.73 wt%、硫酸钡14.15 wt%、轮胎粉5 wt%、石墨3 wt%，各原料质量百分数之和为100%。
3.根据权利要求1所述的利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述赤泥的目数为100~200目。
4.根据权利要求1所述的利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂。
5.根据权利要求1所述的利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述树脂基制动材料的制备包括如下步骤：
<...【技术特征摘要】
1. 一种利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述树脂基制动材料由以下质量百分数的原料制成：赤泥30~40 wt%、树脂15~25 wt%、竹纤维5~9 wt%、氧化铝15~25 wt%、硫酸钡0~20 wt%、轮胎粉5 wt%、石墨3 wt%，各原料质量百分数之和为100%。
2. 根据权利要求1所述的利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述树脂基制动材料由以下质量百分数的原料制成：赤泥36.54 wt%、树脂16.63 wt%、竹纤维7.95 wt%、氧化铝16.73 wt%、硫酸钡14.15 wt%、轮胎粉5 wt%、石墨3 wt%，各原料质量百分数之和为100%。
3.根据权利要求1所述的利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述赤泥的目数为100~200目。
4.根据权利要求1所述的利用赤泥制备的高性能无铜树脂基制动材料，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂。
5.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑开魁，郑发炫，林靖镱，林有希，任志英，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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