一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法
2023-08-09 04:18:41
一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種高性能環保型汽車剎車片的材料配方及其製備方法。由以下材料經過模具熱壓成型製成，其材料配方主要包括：黏合劑、經表面處理過的混雜纖維、摩擦調節劑、改性石墨烯、填料、潤滑劑、固化劑、促進劑、抗氧化劑、偶聯劑。本發明的優點是，配方中添加了改性石墨烯，並採用改性酚醛樹脂的組合物作為材料黏合劑，採用經表面活化處理過的混雜纖維作為增強纖維，從而解決了傳統剎車片摩擦係數、磨損率指標低和剎車噪音高的問題，製得內聚強度高、熱分解溫度高、韌性好以及粘結強度高的汽車剎車片。
【專利說明】 一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汽車剎車片的材料配方及其製備方法，特別是涉及一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車產業的高速發展，汽車用戶對制動安全性能的要求越來越高，市場上常見的剎車片多為石棉製品，在緊急剎車的情況下，摩擦係數會急劇下降，導致動力矩衰退嚴重，影響駕車的安全性，而且石棉材質在高溫磨損的作用下會產生大量粉塵，具有致癌作用。
[0003]優良的摩擦片材料應具有良好的摩擦係數和耐磨損性能、高的彈性模量、足夠的機械強度、高的耐熱性以及高的導熱性和熱容量，才能保證使用壽命達到設計要求、實現系統的小型化和輕量化，進而提高車輛的機動性和可靠性。自從2004年石墨烯被發現以來，是一種二維碳納米材料，其做為新型的摩擦調節劑，對增加汽車剎車片的耐磨性具有深遠的研究意義。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術難題是，克服現有技術的不足，提供一種高性能環保型汽車剎車片，具有超高的耐磨損性和機械強度。
[0005]本發明技術解決方案是，由以下以重量份數配比的原料製成:黏合劑12?20份，增強纖維20?40份,摩擦調節劑6?18份,石墨烯4?8份,填料40?60份，固化劑2?6份，固化促進劑0.3?1份，抗氧化劑3?6份，偶聯劑2?5份；其中，所述的增強纖維是經表面活化處理、包覆酸酐基團的混雜纖維，所述的石墨烯為改性後的石墨烯。
[0006]所述黏合劑為改性酚醛樹脂的組合物，且此組合物由硼酚醛樹脂，苯三酚-二乙烯基苯縮聚樹脂以及矽氧烷基橡膠組成。
[0007]所述混雜纖維由碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維混雜組成，且此混雜纖維是經過表面活化處理、包覆酸酐基團的混雜纖維。
[0008]所述摩擦調節劑由碳化矽、石墨、氧化鋁以及針狀矽灰石復配而成。
[0009]所述填料由硫酸鋇、碳酸鋇、棕剛玉以及石油焦復配而成。
[0010]所述固化劑為六次甲基四胺與對甲苯磺醯氯的混合物。
[0011]所述固化促進劑為甲苯_2，4- 二(N，N' - 二甲氨基丙脲)。
[0012]所述抗氧化劑為N，N』 -雙-(3- (3，5- 二叔丁基_4_羥基苯基)丙醯基)己二胺和三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯按照質量比為5: f 3:1復配而成。
[0013]所述偶聯劑為矽烷偶聯劑與鋯鋁酸鹽偶聯劑的混合物。
[0014]本發明的具體製備工藝步驟如下:
1)混雜纖維的表面活化處理:將混雜纖維置於等離子體反應腔體中，先向其中通入高純氬氣5?15min，然後通入純氧氣5?lOmin，在功率80?120W下放電處理3?7min，得到等離子體活化纖維，並將得到的等離子體活化纖維置於馬來酸酐二甲苯溶劑中進行超聲處理，最後在150°C?180°C的條件下進行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。
[0015]2)改性石墨烯的製備:先將氧化石墨放置於DMF溶劑中，通入氮氣，持續攪拌5min,加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進行過濾，最後將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進行還原得到改性石墨烯。
[0016]3)將步驟1)與2)中所得的混雜纖維與改性石墨烯和改性酚醛樹脂的組合物、摩擦調節劑、填料放置於攪拌釜中攪拌10?30min，攪拌速度為1000?3000rpm，待混合均勻後加入固化劑、固化促進劑、抗氧劑以及偶聯劑，繼續機械攪拌10?20min，並在160°C?180°C和20?30MPa的條件下進行熱壓製成型，最後利用幹磨設備進行加工即可得到高性能環保型汽車剎車片。
[0017]本發明與現有技術相比所具備的優點是:
1)經過改性的石墨烯能夠與基體表面有很好的結合，分散均勻，能夠與其他摩擦調節劑復配提高汽車剎車片的摩擦係數。
[0018]2)混雜纖維的表面活化處理能夠有效地提高纖維與樹脂的界面相容性，從而有效地提高汽車剎車片的機械強度。
[0019]3)本發明採用改性酚醛樹脂的組合物作為材料黏合劑，能夠有效地增加樹脂的耐熱性和韌性，從而提高了汽車剎車片的抗衝擊性能、彈性模量和耐熱溫度。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
[0021]實施例1
先將混雜纖維置於等離子體反應腔體中，先向其中通入高純氬氣5min，然後通入純氧氣5min，在功率80W下放電處理3min，得到等離子體活化纖維，並將得到的等離子體活化纖維置於馬來酸酐二甲苯溶劑中進行超聲處理，最後在150°C的條件下進行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。然後將氧化石墨放置於DMF溶劑中，通入氮氣，持續攪拌5min，加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進行過濾，最後將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進行還原得到改性石墨烯。最後將20份混雜纖維與4份改性石墨烯和12份改性酚醛樹脂的組合物、6份摩擦調節劑、40份填料放置於攪拌釜中攪拌lOmin，攪拌速度為lOOOrpm，待混合均勻後加入2份固化劑、0.3份固化促進劑、3份抗氧劑以及2份偶聯劑，繼續機械攪拌lOmin，並在160°C和20MPa的條件下進行熱壓製成型，最後利用幹磨設備進行加工即可得到高性能環保型汽車剎車片。
[0022]實施例2
先將混雜纖維置於等離子體反應腔體中，先向其中通入高純氬氣lOmin，然後通入純氧氣8min，在功率100W下放電處理5min，得到等離子體活化纖維，並將得到的等離子體活化纖維置於馬來酸酐二甲苯溶劑中進行超聲處理，最後在160°C的條件下進行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。然後將氧化石墨放置於DMF溶劑中，通入氮氣，持續攪拌5min，加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進行過濾，最後將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進行還原得到改性石墨烯。最後將30份混雜纖維與5份改性石墨烯和15份改性酚醛樹脂的組合物、8份摩擦調節劑、50份填料放置於攪拌釜中攪拌20min，攪拌速度為2000rpm，待混合均勻後加入3份固化劑、0.5份固化促進劑、4份抗氧劑以及4份偶聯劑，繼續機械攪拌lOmin，並在170°C和25MPa的條件下進行熱壓製成型，最後利用幹磨設備進行加工即可得到高性能環保型汽車剎車片。
[0023]實施例3
先將混雜纖維置於等離子體反應腔體中，先向其中通入高純氬氣15min，然後通入純氧氣lOmin，在功率120W下放電處理7min，得到等離子體活化纖維，並將得到的等離子體活化纖維置於馬來酸酐二甲苯溶劑中進行超聲處理，最後在180°C的條件下進行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。然後將氧化石墨放置於DMF溶劑中，通入氮氣，持續攪拌5min，加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進行過濾，最後將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進行還原得到改性石墨烯。最後將40份混雜纖維與8份改性石墨烯和20份改性酚醛樹脂的組合物、18份摩擦調節劑、60份填料放置於攪拌釜中攪拌30min，攪拌速度為3000rpm，待混合均勻後加入6份固化劑、1份固化促進劑、6份抗氧劑以及5份偶聯劑，繼續機械攪拌30min，並在180°C和30MPa的條件下進行熱壓製成型，最後利用幹磨設備進行加工即可得到高性能環保型汽車剎車片。
【權利要求】
1.一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:由以下重量份數配比的原料製成:黏合劑12?20份，增強纖維20?40份，摩擦調節劑6?18份，石墨烯4?8份，填料40?60份，固化劑2?6份，固化促進劑0.3?1份，抗氧化劑3?6份，偶聯劑2?5份；其中，所述的增強纖維是經表面活化處理、包覆酸酐基團的混雜纖維；所述的石墨烯為改性後的石墨烯。
2.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述黏合劑為改性酚醛樹脂的組合物，且此組合物由硼酚醛樹脂、苯三酚-二乙烯基苯縮聚樹脂和矽氧烷基橡膠組成。
3.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述混雜纖維由碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維混雜組成，且此混雜纖維是經過表面活化處理、包覆酸酐基團的混雜纖維。
4.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述摩擦調節劑由碳化矽、石墨、氧化鋁以及針狀矽灰石復配而成。
5.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述填料由硫酸鋇、碳酸鋇、棕剛玉和石油焦復配而成。
6.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述固化劑為六次甲基四胺與對甲苯磺醯氯的混合物。
7.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述固化促進劑為甲苯-2，4-二(N，N' - 二甲氨基丙脲)。
8.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述抗氧化劑為N，N』 -雙-(3- (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯基)己二胺與三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯按照質量比5: f 3:1復配而成。
9.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:所述偶聯劑為矽烷偶聯劑與鋯鋁酸鹽偶聯劑的混合物。
10.如權利要求1所述的一種高性能環保型汽車剎車片的製備方法，其特徵在於:具體工藝步驟如下: 1)混雜纖維的表面活化處理:將混雜纖維置於等離子體反應腔體中，先向其中通入高純氬氣5?15min，然後通入純氧氣5?lOmin，在功率80?120W下放電處理3?7min，得到等離子體活化纖維，並將得到的等離子體活化纖維置於馬來酸酐二甲苯溶劑中進行超聲處理，最後在150°C?180°C的條件下進行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維； 2)改性石墨烯的製備:先將氧化石墨放置於DMF溶劑中，通入氮氣，持續攪拌5min，力口入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進行過濾，最後將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進行還原得到改性石墨烯； 3)將上述步驟1)與2)中所得的混雜纖維與改性石墨烯和改性酚醛樹脂的組合物、摩擦調節劑、填料放置於攪拌釜中攪拌10?30min，攪拌速度為1000?3000rpm，待混合均勻後加入固化劑、固化促進劑、抗氧劑以及偶聯劑，繼續機械攪拌10?20min，並在160°C?180°C和20?30MPa的條件下進行熱壓製成型，最後利用幹磨設備進行加工即可得到高性能環保型汽車剎車片。
【文檔編號】F16D69/02GK104405807SQ201410661300
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】成文俊, 蔡銅祥, 賈榮 申請人:江蘇悅達新材料科技有限公司