一種耐高溫剎車片的製作方法

2023-05-29 05:54:26 1

本發明涉及剎車片技術領域，尤其涉及一種耐高溫剎車片。

背景技術：

在汽車的剎車系統中，剎車片是最關鍵的安全零件。剎車片一般由鋼板、粘接隔熱層和摩擦塊構成。其中，鋼板要經過塗裝來防鏽；隔熱層是由不傳熱的材料組成；摩擦塊由摩擦材料、粘合劑組成，剎車時被擠壓在剎車盤或剎車鼓上產生摩擦，同時輪胎與地面產生摩擦，將車輛行進的動能轉換成摩擦後的熱能，從而達到車輛減速剎車的目的。在汽車剎車的過程中，摩擦材料的綜合性能將直接影響到汽車行駛過程中的安全和舒適，其要求具有良好的機械強度、良好的熱穩定性和優異的耐磨性。黏結劑是摩擦材料的主要成分，最常使用的黏結劑是酚醛樹脂，它具有優異的耐熱性能和機械性能，電絕緣性和成型加工性能良好，且原料易得，價格便宜，工藝及生產設備簡單等優點。但普通酚醛樹脂其耐高溫性仍不是很理想，且用其製成的剎車片存在脆性、固化收縮和熱膨脹率大的缺陷，導致剎車片的性能顯著下降，縮短了剎車片的使用壽命。

技術實現要素：

基於背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種耐高溫剎車片，其耐高溫性能優異，抗衝擊性能和熱穩定性能好，耐磨損性能高，熱膨脹率小，使用壽命長。

本發明提出的一種耐高溫剎車片，包括鋼板、隔熱層和摩擦塊；摩擦塊通過隔熱層固定在鋼板上；所述摩擦塊由酚醛樹脂複合材料製備而成，其中，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：酚醛樹脂15-30份、環氧樹脂3-10份、有機矽樹脂3-10份、碳纖維5-10份、芳綸纖維3-10份、石英纖維2-8份、鈦酸鉀鎂片晶12-30份、鈦酸鐵鈉片晶5-15份、鐵鈦粉15-30份、剛玉粉2-10份、重晶石粉3-10份、鋁粉2-8份、滑石粉1-3份、氧化鐵1-5份、二氧化鋯2-8份、石油焦2-8份、天然石墨1-3份、竹炭2-5份、石墨烯2-5份。

優選地，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：酚醛樹脂20-25份、環氧樹脂5-7份、有機矽樹脂5-8.5份、碳纖維6.5-8份、芳綸纖維7-8份、石英纖維3.5-5份、鈦酸鉀鎂片晶18-25份、鈦酸鐵鈉片晶7.8-10份、鐵鈦粉20-25份、剛玉粉5.8-6.5份、重晶石粉5-6.2份、鋁粉5-6份、滑石粉1.8-2.5份、氧化鐵3.2-3.5份、二氧化鋯4.8-5.3份、石油焦5-6份、天然石墨1.8-2.4份、竹炭3.3-4份、石墨烯3.8-4.3份。

優選地，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：酚醛樹脂22份、環氧樹脂6份、有機矽樹脂7份、碳纖維7份、芳綸纖維7.8份、石英纖維4.3份、鈦酸鉀鎂片晶20份、鈦酸鐵鈉片晶8.3份、鐵鈦粉22份、剛玉粉6份、重晶石粉6份、鋁粉5.8份、滑石粉2份、氧化鐵3.3份、二氧化鋯5份、石油焦5.3份、天然石墨2.1份、竹炭3.7份、石墨烯4份。

優選地，所述酚醛樹脂為硼酚醛樹脂、鉬酚醛樹脂中的一種或者兩種的混合物。

優選地，所述酚醛樹脂為鉬酚醛樹脂；所述鉬酚醛樹脂按照以下工藝進行製備：在攪拌狀態下，將4-氨基苯乙炔加入硫酸水溶液中，攪拌均勻後降溫至0℃，加入亞硝酸鈉水溶液，調節溫度為0℃攪拌反應0.5-1.5h，反應完成後得到物料A；將苯酚、醋酸鋅、草酸和鉬酸加入反應裝置中，攪拌均勻後升溫至95-100℃，攪拌1.5-2.5h，降溫至65-75℃後加入甲醛水溶液，調節溫度為80-90℃後攪拌反應5-7h，反應完成後加入氨水，攪拌後加入甲醇水溶液，在92-95℃下回流反應2-3h，反應完成後降溫至55-60℃，然後經脫水、冷卻得到物料B；將物料B加入NaOH溶液中，攪拌1-2h後降溫至0℃，然後加入物料A，調節體系的pH值至8-9後攪拌反應2-3.5h，反應結束後經洗滌、過濾、乾燥得到所述鉬酚醛樹脂；在鉬酚醛樹脂的製備過程中，將4-氨基苯乙炔在硫酸和亞硝酸鈉存在的條件下進行反應，得到了重氮化合物，之後再與酚醛樹脂進行反應，從而在酚醛樹脂中引入了炔基，顯著提高了其耐熱性，同時，在酚醛樹脂的製備過程中，引入了鉬酸，從而將鉬原子引入到了體系中，與炔基配合後，顯著提高了體系的耐熱性、瞬時高溫性能，降低了體系的熱膨脹率和固化收縮率，提高了剎車片的耐磨損性。

優選地，在鉬酚醛樹脂的製備過程中，4-氨基苯乙炔滴加到硫酸水溶液中，且滴加速度為50-65滴/min。

優選地，在鉬酚醛樹脂的製備過程中，4-氨基苯乙炔、硫酸、亞硝酸鈉的重量比為15-25：40-50:20-30。

優選地，在鉬酚醛樹脂的製備過程中，硫酸水溶液的質量分數為20-35％。

優選地，在鉬酚醛樹脂的製備過程中，苯酚、鉬酸、甲醛的重量比為20-30:3-10:10-20。

優選地，在鉬酚醛樹脂的製備過程中，物料B、物料A的重量比為8-15:10-25。

優選地，所述環氧樹脂的環氧值為0.35-0.56。

優選地，所述鋁粉的平均粒徑為50-85nm；所述二氧化鋯的平均粒徑為20-50nm。

優選地，其原料按重量份還包括0.5-2份的矽烷偶聯劑。

本發明所述耐高溫剎車片，其摩擦塊的原料，以酚醛樹脂為主料，並加入了環氧樹脂和有機矽樹脂對其進行改性，在保持較高耐熱性的同時起到了增韌的作用，顯著提高了剎車片的韌性，改善了單純的酚醛樹脂脆性大、韌性差的缺陷，同時賦予摩擦塊優異的耐腐蝕性、耐滲透性和耐化學品性，且摩擦塊在高溫下，有機矽樹脂氧化後殘餘的二氧化矽可以與部分鋁粉熔合生成Si-O-Al合金層，其可以使氧、熱不易侵入，進一步提高了摩擦塊的耐熱性和耐氧性；加入了碳纖維、芳綸纖維和石英纖維混合使用作為增強纖維，其與基體的親和性好，三者性能協同，使摩擦塊具有較好的強度、彈性模量和耐磨性，提高了摩擦塊在各溫度段的穩定性，同時賦予摩擦塊優異的抗壓縮和抗衝擊能力，改善了剎車片的磨損性能；鈦酸鐵鈉片晶加入體系中，在摩擦磨損過程，會被氧化並黏附在摩擦材料表面，更有利於形成和穩定轉移膜，部分代替鈦酸鉀鎂片晶後，顯著提高了剎車片的制動平穩性和耐磨性；鐵鈦粉、剛玉粉、重晶石粉、鋁粉、氧化鐵、二氧化鋯、石油焦、天然石墨、竹炭加入體系中，能提高剎車片的高溫摩擦係數，減少磨損率，同時調節摩擦塊的熱穩定性能以及其工作穩定性，其中的石油焦、天然石墨、竹炭配合加入體系中，能調節摩擦係數，降低噪音和高溫熱衰退性。

具體實施方式

下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。

實施例1

本發明提出的一種耐高溫剎車片，包括鋼板、隔熱層和摩擦塊；摩擦塊通過隔熱層固定在鋼板上；所述摩擦塊由酚醛樹脂複合材料製備而成，其中，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：酚醛樹脂15份、環氧樹脂10份、有機矽樹脂3份、碳纖維10份、芳綸纖維3份、石英纖維8份、鈦酸鉀鎂片晶12份、鈦酸鐵鈉片晶15份、鐵鈦粉15份、剛玉粉10份、重晶石粉3份、鋁粉8份、滑石粉1份、氧化鐵5份、二氧化鋯2份、石油焦8份、天然石墨1份、竹炭5份、石墨烯2份。

實施例2

本發明提出的一種耐高溫剎車片，包括鋼板、隔熱層和摩擦塊；摩擦塊通過隔熱層固定在鋼板上；所述摩擦塊由酚醛樹脂複合材料製備而成，其中，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：酚醛樹脂30份、環氧樹脂3份、有機矽樹脂10份、碳纖維5份、芳綸纖維10份、石英纖維2份、鈦酸鉀鎂片晶30份、鈦酸鐵鈉片晶5份、鐵鈦粉30份、剛玉粉2份、重晶石粉10份、鋁粉2份、滑石粉3份、氧化鐵1份、二氧化鋯8份、石油焦2份、天然石墨3份、竹炭2份、石墨烯5份。

實施例3

本發明提出的一種耐高溫剎車片，包括鋼板、隔熱層和摩擦塊；摩擦塊通過隔熱層固定在鋼板上；所述摩擦塊由酚醛樹脂複合材料製備而成，其中，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：鉬酚醛樹脂25份、環氧樹脂5份、有機矽樹脂8.5份、碳纖維6.5份、芳綸纖維8份、石英纖維3.5份、鈦酸鉀鎂片晶25份、鈦酸鐵鈉片晶7.8份、鐵鈦粉25份、剛玉粉5.8份、重晶石粉6.2份、鋁粉5份、滑石粉2.5份、氧化鐵3.2份、二氧化鋯5.3份、石油焦5份、天然石墨2.4份、竹炭3.3份、石墨烯4.3份、矽烷偶聯劑2份；

其中，所述環氧樹脂的環氧值為0.56；

所述鋁粉的平均粒徑為50nm；所述二氧化鋯的平均粒徑為50nm。

實施例4

本發明提出的一種耐高溫剎車片，包括鋼板、隔熱層和摩擦塊；摩擦塊通過隔熱層固定在鋼板上；所述摩擦塊由酚醛樹脂複合材料製備而成，其中，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：硼酚醛樹脂12份、鉬酚醛樹脂8份、環氧樹脂7份、有機矽樹脂5份、碳纖維8份、芳綸纖維7份、石英纖維5份、鈦酸鉀鎂片晶18份、鈦酸鐵鈉片晶10份、鐵鈦粉20份、剛玉粉6.5份、重晶石粉5份、鋁粉6份、滑石粉1.8份、氧化鐵3.5份、二氧化鋯4.8份、石油焦6份、天然石墨1.8份、竹炭4份、石墨烯3.8份、矽烷偶聯劑0.5份；

其中，所述環氧樹脂的環氧值為0.35；

所述鋁粉的平均粒徑為85nm；所述二氧化鋯的平均粒徑為20nm。

實施例5

本發明提出的一種耐高溫剎車片，包括鋼板、隔熱層和摩擦塊；摩擦塊通過隔熱層固定在鋼板上；所述摩擦塊由酚醛樹脂複合材料製備而成，其中，所述酚醛樹脂複合材料的原料按重量份包括：硼酚醛樹脂22份、環氧樹脂6份、有機矽樹脂7份、碳纖維7份、芳綸纖維7.8份、石英纖維4.3份、鈦酸鉀鎂片晶20份、鈦酸鐵鈉片晶8.3份、鐵鈦粉22份、剛玉粉6份、重晶石粉6份、鋁粉5.8份、滑石粉2份、氧化鐵3.3份、二氧化鋯5份、石油焦5.3份、天然石墨2.1份、竹炭3.7份、石墨烯4份、矽烷偶聯劑1份；

其中，所述環氧樹脂的環氧值為0.5；

所述鋁粉的平均粒徑為65nm；所述二氧化鋯的平均粒徑為40nm。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。