用於剎車片的少銅摩擦材料組合物的製作方法

2023-05-26 03:24:06

專利名稱：用於剎車片的少銅摩擦材料組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車剎車片的摩擦材料組合物，尤其是涉及一種用於剎車片的少銅摩擦材料組合物。
背景技術：
現在我們使用的汽車剎車片所使用的摩擦材料中含有很多重金屬物質，包括銅、 鉻、鎘、鉛金屬等。汽車在每次剎車過程中，就有少量的重金屬粉塵釋放並積累在環境中造成危害。如鎘化合物經呼吸被體內吸收積存於肝或腎臟中，對人體腎臟、肝臟造成危害。含銅粉塵進入環境後可以對大馬哈魚等的魚類造成生物毒害，據有關資料顯示，環境中30% 的銅汙染是由汽車剎車片造成的。因此汽車剎車片對環境造成的影響，我們必須加以重視。 目前，世界各國正研究如何克服此類現象蔓延。比如美國華盛頓州州長克裡斯格力高爾在該州2010年第61屆立法會上簽署並通過了 SB6557號法案，該法案旨在逐漸在汽車剎車片中禁止使用銅，並對違反者給予嚴厲懲罰。其規定是自2014年1月1日起，汽車摩擦材料的製造商，批發商，零售商，經銷商在華盛頓州內銷售或者銷往華盛頓的摩擦材料含有的以下物質不得超過限量1、石棉纖維，不得超過總重量的1% ；2、鎘及其化合物不得超過總重量的0. 01% ；3、鉻鹽不得超過總重量的0. 1% ；4、鉛及其化合物不得超過總重量的0. 1% ；5、 汞及其化合物不得超過總重量的0. 1%。自2021年1月1日起，汽車摩擦材料的製造商，批發商，零售商，經銷商在華盛頓州內銷售或者銷往華盛頓的摩擦材料含有的銅不得超過總重量的5%。同時，工業，安全，環境專家成立了諮詢委員會，研究和評估在未來將銅的含量限制在0. 5%的可行性。無獨有偶，同樣是在2010年，加州州長斯瓦辛格(Schwarzenegger)籤署並通過了 SB346號法案，要求所有的汽車剎車片製造商減少所有在加州出售的剎車片摩擦材料中銅的用量，到2021年不能超過5%，到2025年不能超過0. 5%。上述兩個美國法案預示著人類對環境保護的要求日益嚴格和細緻。因此不能不引起汽車零部件製造商的重視，我們必須在保證剎車片性能的前提下，找到更加安全，有效和環保的摩擦材料來替代銅等重金屬，以順應人類對環境保護日益嚴格的要求。

發明內容
本發明提供一種剎車噪音低、熱傳導效果好、含銅量少的摩擦材料組合物，以解決現有汽車剎車片中的銅等重金屬物質含量超標，剎車時噪音較高，對環境危害較大等技術問題。為解決上述問題，本發明採用的技術方案是一種用於剎車片的少銅摩擦材料組合物，由下列重量份的組分配比製成芳侖纖維4 6份、輪胎粉2 2. 5份、重質氧化鎂 5 6份、紅蛭石5 6份、陶瓷纖維8 10份、磁鐵礦3. 5 5份、硼酚醛樹脂7 8份、 硫酸鈣晶須15 17份、鈦酸鉀16 18份、重晶石15 17份、鱗片石墨5. 5 7份、腰果油摩擦粉6 8份、煅燒石油焦碳6 8份、氮化硼1. 5 2份、鱗片鋁粉5 7份、紫銅纖維0. 4 0. 5份、黑碳化矽0. 4 0. 6份。作為優選，所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比製成芳侖纖維4. 5份、 輪胎粉2. 5份、重質氧化鎂6份、紅蛭石5. 7份、陶瓷纖維9. 5份、磁鐵礦5份、硼酚醛樹脂 7. 7份、硫酸鈣晶須16份、鈦酸鉀16. 7份、重晶石16份、鱗片石墨6份、腰果油摩擦粉7. 5 份、煅燒石油焦碳7份、氮化硼1. 5份、鱗片鋁粉5. 5份、紫銅纖維0. 43份、黑碳化矽0. 5份。作為優選，所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比製成芳侖纖維5份、輪胎粉2. 3份、重質氧化鎂5. 7份、紅蛭石5. 5份、陶瓷纖維10份、磁鐵礦4. 7份、硼酚醛樹脂 7. 3份、硫酸鈣晶須16. 3份、鈦酸鉀16. 7份、重晶石15. 5份、鱗片石墨6. 2份、腰果油摩擦粉6. 9份、煅燒石油焦碳7. 3份、氮化硼1. 7份、鱗片鋁粉5份、紫銅纖維0. 46份、黑碳化矽 0.6 份。以下是採用上述摩擦材料組合物製作剎車片的方法
按重量比將芳侖纖維4 6份、輪胎粉2 2. 5份、重質氧化鎂5 6份、紅蛭石5 6 份、陶瓷纖維8 10份、磁鐵礦3. 5 5份、硼酚醛樹脂7 8份、硫酸鈣晶須15 17份、 鈦酸鉀16 18份、重晶石15 17份、鱗片石墨5. 5 7份、腰果油摩擦粉6 8份、煅燒石油焦碳6 8份、氮化硼1. 5 2份、鱗片鋁粉5 7份、紫銅纖維0. 4 0. 5份、黑碳化矽0. 4 0. 6份倒入高速分散機內，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然後取出該摩擦材料組合物放入成形模具內壓製成形，再與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C， 壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。本發明通過對多種成分進行合理的搭配，確保各材料的優點在摩擦材料中得到充分的發揮。如多種新纖維材料的複合，不僅能相互彌補其各自性能的不足，還會因相互牽扯作用而產生高性能。本發明中的重金屬物質含量微乎其微，銅含量低於0. 5%，因此對環境非常友好。同時在使用過程中，可以形成優異的摩擦層和轉移膜，試驗表明，本發明抗高溫熱衰退性能好，使用壽命長，並且耐磨性能良好，摩擦係數穩定。應用本發明後，小汽車剎車靈敏，制動平穩，無制動尖叫聲，舒適性能較好，並且對偶盤無損傷。
具體實施例方式
下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 按重量比將芳侖纖維4份、輪胎粉2. 2份、重質氧化鎂5份、紅蛭 石5份、 陶瓷纖維8份、磁鐵礦3. 5份、硼酚醛樹脂7份、硫酸鈣晶須15. 5份、鈦酸鉀17份、重晶石 15份、鱗片石墨7份、腰果油摩擦粉6份、煅燒石油焦碳6. 5份、氮化硼1. 5份、鱗片鋁粉6. 5 份、紫銅纖維0. 4份、黑碳化矽0. 6份倒入高速分散機內，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然後取出該摩擦材料組合物放入成形模具內壓製成形，再與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。實施例2 按重量比將芳侖纖維4. 2份、輪胎粉2份、重質氧化鎂5. 2份、紅蛭石5. 5 份、陶瓷纖維9. 2份、磁鐵礦3. 9份、硼酚醛樹脂7. 5份、硫酸鈣晶須15. 5份、鈦酸鉀16份、 重晶石16. 5份、鱗片石墨5. 5份、腰果油摩擦粉6. 5份、煅燒石油焦碳6份、氮化硼2份、鱗片鋁粉6份、紫銅纖維0. 47份、黑碳化矽0. 4份倒入高速分散機內，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然後取出該摩擦材料組合物放入成形模具內壓製成形，再與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。 實施例3 按重量比將芳侖纖維4. 5份、輪胎粉2. 5份、重質氧化鎂6份、紅蛭石5. 7 份、陶瓷纖維9. 5份、磁鐵礦5份、硼酚醛樹脂7. 7份、硫酸鈣晶須16份、鈦酸鉀16. 7份、重晶石16份、鱗片石墨6份、腰果油摩擦粉7. 5份、煅燒石油焦碳7份、氮化硼1. 5份、鱗片鋁粉5. 5份、紫銅纖維0. 43份、黑碳化矽0. 5份倒入高速分散機內，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然後取出該摩擦材料組合物放入成形模具內壓製成形，再與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。實施例4 按重量比將芳侖纖維5份、輪胎粉2. 3份、重質氧化鎂5. 7份、紅蛭石5. 5 份、陶瓷纖維10份、磁鐵礦4. 7份、硼酚醛樹脂7. 3份、硫酸鈣晶須16. 3份、鈦酸鉀16. 7份、 重晶石15. 5份、鱗片石墨6. 2份、腰果油摩擦粉6. 9份、煅燒石油焦碳7. 3份、氮化硼1. 7 份、鱗片鋁粉5份、紫銅纖維0. 46份、黑碳化矽0. 6份倒入高速分散機內，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然後取出該摩擦材料組合物放入成形模具內壓製成形，再與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。實施例5 按重量比將芳侖纖維4. 4份、輪胎粉2. 5份、重質氧化鎂5份、紅蛭石5 份、陶瓷纖維8. 3份、磁鐵礦4. 1份、硼酚醛樹脂8份、硫酸鈣晶須15份、鈦酸鉀16. 5份、重晶石17份、鱗片石墨7份、腰果油摩擦粉8份、煅燒石油焦碳6. 5份、氮化硼2份、鱗片鋁粉 7份、紫銅纖維0. 5份、黑碳化矽0. 4份。倒入高速分散機內，攪拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然後取出該摩擦材料組合物放入成形模具內壓製成形，再與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下保持15分鐘，最後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。上述各實施例所選用材料說明
芳侖纖維具有高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐鹼、重量輕等優良性能。其強度是鋼絲的5 6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2 3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5 左右，在560°C的溫度下，不分解、不融化。採用芳侖纖維製成的剎車片具有良好的耐熱性和抗剪、抗彎強度，制動效果好等特點。輪胎粉(60 80目)作為彈性填料用於摩擦材料中，起著增磨減噪的效果。紅蛭石具有多孔、質輕、熔點高的特性，最適合作高溫絕熱材料(1000°C以下)和防火絕緣材料。經高溫加熱後形成熟料作為填料(50 100目)加入摩擦材料，可起到增強劑、 熱穩定劑的作用。陶瓷纖維採用優質矽酸鋁纖維經過短切加工而成的人造礦物纖維。具有重量輕、 環保、耐高溫、熱穩定性好、導熱率低、比熱小及耐機械震動、抗拉抗折強度高等優點，可以大大提高摩擦材料在製造和使用過程中的穩定性。以上實施例中的陶瓷纖維可以選用中國江蘇省常州豐潤特種纖維有限公司生產的高鋁型(氧化鋁> 65%)陶瓷纖維。磁鐵礦(300 350目)作為摩阻材料，用於摩擦材料中可增加摩擦係數。硼酚醛樹脂的耐熱性、瞬時耐高溫性、耐燒蝕性和力學性能比普通酚醛樹脂好得多，使材料的熱衰退性能、恢復性能、磨損性能和機械性能得以提高。硼改性酚醛樹脂的合成的方法有多種，其中最 主要的一種方法是先將硼酸與苯酚進行酯化反應，生成硼酸苯酚酯，再與甲醛反應生成硼改性酚醛樹脂。硫酸鈣晶須(1 6μπι，長徑比彡30)，集增強纖維和超細無機填料二者的優勢於一體，具有高強度、高模量、高韌性、高絕緣性、耐磨耗、耐高溫、耐酸鹼、抗腐蝕、紅外線反射性良好、易於表面處理、易與聚合物複合、無毒等諸多優良的理化性能。硫酸鈣晶須製備的剎車片具有降低有機物在高溫時的熱分解造成的熱衰退現象，其摩擦係數穩定，使用過程中制動舒適，無噪音產生，產品磨耗小。以上實施例中的硫酸鈣晶須可以選用中國安徽省合肥健坤化工有限公司提供的硫酸鈣晶須。鈦酸鉀可用作絕熱材料，與石棉相比，磨耗量約減少32%。重晶石選用500 600目的重晶石粉末。鱗片石墨(60 80目)用於摩擦材料能減小摩擦材料的熱衰退，穩定摩擦材料的摩擦係數。以上實施例中的鱗片石墨可以選用中國河南省內鄉縣道川石墨礦提供的含碳量為94 99%的鱗片石墨。以上實施例中的鱗片鋁粉可以選用中國江蘇省常州豐潤特種纖維有限公司提供的鱗片鋁粉。摩擦材料中加入一定比列的煅燒石油焦碳(20 30目)能使摩擦材料具有完美的綜合性能，有利於防止金屬粘著，提高摩擦性能。另外，該焦碳的氣空率較高，可以提高摩擦材料的摩擦係數，減少制動噪音，減輕高溫時摩擦材料的熱衰退。六方相的氮化硼(250 300目)具有潤滑性好、熱膨脹係數小，化學穩定性高等特點，尤其是它的熱導率與不鏽鋼相當。鱗片鋁粉(40 80目)比較柔軟、比重輕。在摩擦材料中起到穩定摩擦係數和降低磨損的作用。在摩擦過程中金屬鋁的熔化吸收了大量的熱能，起到了散熱的作用；並且不傷盤，可延長剎車系統的使用壽命。紫銅纖維在摩擦材料中它具有穩定摩擦片的摩擦係數和降低磨耗的作用。碳化矽高溫性能特別穩定，即使在較高的溫度下，它能保持非常好的摩擦係數，碳化矽與少量的紫銅纖維組合就能有效的降低摩擦材料高溫制動的衰退性。以上實施例中的碳化矽可以選用中國河南安陽佳鑫耐材有限公司提供的純度為98. 50%的黑碳化矽。對比例1 按重量比將芳侖纖維2份、輪胎粉(60 80目)1. 8份、重質氧化鎂5 份、紫銅纖維8份、紅蛭石5. 6份、陶瓷纖維8. 5份、磁鐵礦3份、酚醛樹脂7份、硫酸鈣晶須 13份、鈦酸鉀16. 5份、重晶石(500 600目)11份、石墨1. 7份、鱗片石墨4份、腰果油摩擦粉6. 5份、煅燒石油焦碳6份放入高速分散機內，攪拌成粉末狀後取出，放入成形模具內壓製成形，然後與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下，保持 15分鐘，然後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。對比例2 按重量比將丁晴橡膠粉5%、輪胎粉(60 80目)2%、鱗片石墨5%、泡沫鐵粉8%、酚醛樹脂12%、粉碎型鋼纖維10%、氧化鋁纖維3. 5%、紫銅纖維9%、腰果油摩擦粉5%、 石墨顆粒2%、煅燒石油焦碳2%、重晶石(500 600目)9. 3%、鉻鐵礦粉(300 350目)3%、 磁鐵礦粉2. 5%、硅藻土(500 600目)4%、噴膠矽酸鋁纖維9%、鱗片鋁粉3. 4%、二硫化鉬 3%、硬脂酸鋅0. 4%、硫化銻1%、硫化銅0. 9%放入高速分散機內，攪拌成粉末狀後取出，再放入成形模具內壓製成形，然後與鋼背複合後放入平板硫化機於高溫270°C，壓力為ISMPa的條件下，保持15分鐘，然後取出剎車片，除去毛刺即成為成品。
為了驗證本發明的效果，按中國GB5763-1998國家標準，對實施例1 5和對比例 1 2製備的剎車片分別進行檢測，其結果如下
權利要求
1.一種用於剎車片的少銅摩擦材料組合物，其特徵是該摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比製成芳侖纖維4 6份、輪胎粉2 2. 5份、重質氧化鎂5 6份、紅蛭石5 6份、陶瓷纖維8 10份、磁鐵礦3. 5 5份、硼酚醛樹脂7 8份、硫酸鈣晶須15 17份、鈦酸鉀 16 18份、重晶石15 17份、鱗片石墨5. 5 7份、腰果油摩擦粉6 8份、煅燒石油焦碳 6 8份、氮化硼1. 5 2份、鱗片鋁粉5 7份、紫銅纖維0. 4 0. 5份、黑碳化矽0. 4 0.6 份。
2.根據權利要求1所述的用於剎車片的少銅摩擦材料組合物，其特徵是所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比製成芳侖纖維4. 5份、輪胎粉2. 5份、重質氧化鎂6份、 紅蛭石5. 7份、陶瓷纖維9. 5份、磁鐵礦5份、硼酚醛樹脂7. 7份、硫酸鈣晶須16份、鈦酸鉀 16. 7份、重晶石16份、鱗片石墨6份、腰果油摩擦粉7. 5份、煅燒石油焦碳7份、氮化硼1. 5 份、鱗片鋁粉5. 5份、紫銅纖維0. 43份、黑碳化矽0. 5份。
3.根據權利要求1所述的用於剎車片的少銅摩擦材料組合物，其特徵是所述摩擦材料組合物由下列重量份的組分配比製成芳侖纖維5份、輪胎粉2. 3份、重質氧化鎂5. 7份、紅蛭石5. 5份、陶瓷纖維10份、磁鐵礦4. 7份、硼酚醛樹脂7. 3份、硫酸鈣晶須16. 3份、鈦酸鉀16. 7份、重晶石15. 5份、鱗片石墨6. 2份、腰果油摩擦粉6. 9份、煅燒石油焦碳7. 3份、 氮化硼1. 7份、鱗片鋁粉5份、紫銅纖維0. 46份、黑碳化矽0. 6份。
全文摘要
一種用於剎車片的少銅摩擦材料組合物，由下列重量份的組分配比製成芳侖纖維5份、輪胎粉2.3份、重質氧化鎂5.7份、紅蛭石5.5份、陶瓷纖維10份、磁鐵礦4.7份、硼酚醛樹脂7.3份、硫酸鈣晶須16.3份、鈦酸鉀16.7份、重晶石15.5份、鱗片石墨6.2份、腰果油摩擦粉6.9份、煅燒石油焦碳7.3份、氮化硼1.7份、鱗片鋁粉5份、紫銅纖維0.46份、黑碳化矽0.6份。本發明中的重金屬物質含量微乎其微，銅含量低於0.5%，因此對環境非常友好。同時在使用過程中，可以形成優異的摩擦層和轉移膜，試驗表明，本發明抗高溫熱衰退性能好，使用壽命長，並且耐磨性能良好，摩擦係數穩定。
文檔編號C09K3/14GK102250583SQ201110132150
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月21日 優先權日2011年5月21日
發明者張澤偉 申請人:瑞陽汽車零部件(仙桃)有限公司