專利名稱：新型無石棉非金屬摩擦材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及汽車剎車片的摩擦材料及其制備方法，尤其涉及一種采用芳綸纖維和無機礦物纖維混雜增強的摩擦材料及其制備方法。
背景技術：
現有的各種汽車剎車片都存在著制動噪音，噪音發生的主要原因是由于剎車片振動引起的。由于盤式剎車片比鼓式剎車片面積小，單位面積所受負荷大，所以在工作中就必須要求盤式剎車片具有更好的耐磨性能和較高的摩擦系數，為了達到這種要求，現有的摩擦材料一般是由增強材料、粘結劑、摩擦性能調節劑及填料等經化學與物理反應制得。在這些組分中增強材料作用對摩擦材料的性能是有著至關重要的影響。為此不少學者在這方面做了大量的工作，現有盤式剎車片的材料主要有石棉摩擦材料、半金屬摩擦材料。但是，由于石棉的制癌作用和對人體肺部的危害，生產過程中環境不是很理想；對于半金屬摩擦材料則存在密度大、硬度高、易損傷對偶盤、易生銹，且制動時易產生噪音等缺陷。
國內目前也已報導的混雜纖維增強材料作為盤式剎車片的材料，混雜纖維增強材料一般都采用人造有機纖維和天然有機纖維如芳綸、劍麻、纖維素纖維、木質纖維等為主，有機纖維存在的較大缺陷是耐高溫性能較差。

發明內容
為了解決上述石棉摩擦材料生產過程中不環保，半金屬摩擦材料存在密度大、硬度高、易損傷對偶盤、易生銹，且制動時易產生噪音，混雜纖維增強材料存在耐高溫性能較差的技術缺陷。本發明的目的是提供一種環保型，高強度，耐高溫的新型無石棉非金屬摩擦材料。
本發明的第二個目的是提供上述新型無石棉非金屬摩擦材料的制備方法。
新型無石棉非金屬摩擦材料，該摩擦材料按重量百分比計由以下的成分組成芳綸纖維 2～10％LAPINUS無機礦物纖維 10～30％酚醛樹脂 5～20％丁腈橡膠粉2～5％無機填料 20～35％增減摩劑 5～25％。
作為優選，所述的無機填料選自硫酸鋇、碳酸鈣的中一種或2種。
作為再優選，無機填料為硫酸鋇和碳酸鈣，其中硫酸鋇占摩擦材料總重量的15～25％，碳酸鈣占摩擦材料總重量的5～10％。
作為優選，增減摩劑選自二硫化鉬、石墨、焦碳和氧化鋁中的一種或多種。
作為再優選，增減摩劑為二硫化鉬、石墨、焦碳和氧化鋁，其中二硫化鉬占摩擦材料總重量的2～5％、人造石墨占摩擦材料總重量的2～8％、焦碳占摩擦材料總重量的2～8％、氧化鋁占摩擦材料總重量的0.3～1.5％。
為達到本發明的第二個目的，本發明提供了上述新型無石棉非金屬摩擦材料的制備方法，該方法包括以下的步驟A、混料，將芳綸纖維與部分增減摩劑在攪拌機里均勻混合，使芳綸纖維處于均勻分散狀態，然后加入其他的成分，并混合均勻；B、冷壓，壓力30～60Mpa，溫度常溫，時間1～3min；
C、熱處理，250℃～300℃單一溫度段熱處理，時間0.5～3小時；D、燒烤，溫度500℃～600℃，時間0.5～2min；E、表面處理。
作為優選，步驟A中先將芳綸纖維與石墨和焦碳在攪拌機里均勻混合。
在本發明的配方中，增強材料采用芳綸纖維和LAPINUS無機礦物纖維。芳綸纖維的化學名稱為聚對苯二甲酰對苯二胺，具有如下性能特點A.高強度、高模量、密度低，拉伸強度2.8×103Mpa、楊氏模量63～133×103Mpa密度1.45g/cm3；B.熱穩定性好，500℃左右分解；C.耐化學性好。
LAPINUS無機礦物纖維化學成分主要為SiO240％、Al2O320％、Ca+MgO25％、其它15％，具有以下的特點A.APINUS無機礦物纖維可以起結構增強作用，使各種材料結合在一起，保持摩擦材料的結構完整性，防止出現開裂，而且保證產品的孔隙度；B.保證其混料的一致性，不分層；C.在比較寬的溫度范圍內都能控制體積；D.耐高溫，熔點為1100℃，因此能夠在比較寬的溫度范圍內保證產品的強度；E.為無機纖維，耐磨損；F.不銹蝕，不受潮，不產生粉塵，減少噪音；G.能保證更高和更穩定的摩擦系數，片子和對偶的磨損更小；H.對人體和環境無害。
同時，芳綸的強烈的負電性和LAPINUS無機礦物纖維高度的極性使兩者之間可以協調地混合。
本發明用高強度、環保型有機和無機復合增強材料替代傳統的石棉及半金屬摩擦材料。用本發明材料制備的盤式剎車片有如下特點1、本發明摩擦材料是一種環保材料，不含石棉。
2、指定摩擦系數μ＝0.4，具有足夠的摩擦力能夠確保高速和緊急制動時的制動安全，且摩擦系數穩定。
3、磨損率小，且對制動盤的損傷小。
4、材料耐高溫，熱衰退性能穩定。
5、制動時無噪音，制動舒適性好。
本發明另外采用的冷壓成型后直接進行熱處理，大幅度降低能源消耗，縮短了生產流程提高了生產效率。同時，增加了500℃～600℃燒烤工序，保證產品的耐高溫性和性能一致性。


圖1為本發明用于制備盤式剎車片的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1新型無石棉非金屬摩擦材料，該摩擦材料按重量百分比計由以下的成分組成芳綸纖維4％、LAPINUS無機礦物纖維18％、酚醛樹脂16％、丁腈橡膠粉5％、硫酸鋇25％，碳酸鈣10％、二硫化鉬5％、人造石墨8％、焦碳8％、氧化鋁1％。
上述新型無石棉非金屬摩擦材料的制備方法，該方法包括以下的步驟A、混料，將上述的芳綸纖維與人造石墨、焦碳在攪拌機里均勻混合，使芳綸纖維處于均勻分散狀態，然后加入其他的成分，并混合均勻；B、冷壓，壓力50Mpa，溫度常溫，時間為1min；C、熱處理，300℃單一溫度段熱處理，時間為1小時；D、燒烤，溫度600℃，時間為1min；E、表面處理。
如圖1所示，在步驟B前，在混合均勻的物料表面加設表面除銹處理的鋼片，用于制備盤式剎車片，表面處理則包括噴漆、磨片工藝，然后檢驗入庫。
實施例2新型無石棉非金屬摩擦材料，該摩擦材料按重量百分比計由以下的成分組成芳綸纖維5％、LAPINUS無機礦物纖維25％、酚醛樹脂20％、丁腈橡膠粉3％、硫酸鋇20％，碳酸鈣10％、二硫化鉬5％、人造石墨5％、焦碳6％、氧化鋁1％。
上述新型無石棉非金屬摩擦材料的制備方法，該方法包括以下的步驟A、混料，將上述的芳綸纖維與人造石墨、焦碳在攪拌機里均勻混合，使芳綸纖維處于均勻分散狀態，然后加入其他的成分，并混合均勻；B、冷壓，壓力50Mpa，溫度常溫，時間2min；C、熱處理，300℃單一溫度段熱處理，時間2.5小時；D、燒烤，溫度600℃，時間1.5min；E、表面處理。
如圖1所示，在步驟B前，在混合均勻的物料表面加設表面除銹處理的鋼片，用于制備盤式剎車片，表面處理則包括噴漆、磨片工藝，然后檢驗入庫。
實施例3新型無石棉非金屬摩擦材料，該摩擦材料按重量百分比計由以下的成分組成芳綸纖維2％、LAPINUS無機礦物纖維16％、酚醛樹脂20％、丁腈橡膠粉4.5％、硫酸鋇25％，碳酸鈣10％、二硫化鉬5％、人造石墨8％、焦碳8％、氧化鋁1.5％。
上述新型無石棉非金屬摩擦材料的制備方法，該方法包括以下的步驟
A、混料，將上述的芳綸纖維與人造石墨、焦碳在攪拌機里均勻混合，使芳綸纖維處于均勻分散狀態，然后加入其他的成分，并混合均勻；B、冷壓，壓力50Mpa，溫度常溫，時間3min；C、熱處理，300℃單一溫度段熱處理，時間3小時；D、燒烤，溫度600℃，時間2min；E、表面處理。
如圖1所示，在步驟B前，在混合均勻的物料表面加設表面除銹處理的鋼片，用于制備盤式剎車片，表面處理則包括噴漆、磨片工藝，然后檢驗入庫。
實驗例經定速試驗機檢測實施例1的摩擦材料的摩擦磨損性能指標如下(表1)

參照國家標準GB5763-1998要求性能指標如下(表2)

從上述的表1中可以看出，本發明的摩擦材料指定摩擦系數μ＝0.4，具有足夠的摩擦力能夠確保高速和緊急制動時的制動安全，摩擦系數穩定，350℃摩擦系數未見明顯衰退，且磨損率小。
從上述的表1、表2的對比中可以看出，本發明摩擦材料的摩擦系數符合國家標準，磨損率大大優于國家標準。
國內石棉摩擦材料性能指標如下(表3)

KEVLAR(芳綸)增強新型制動摩擦材料性能(表4)

從上述的表1與表2、表4的對比中可以看出，本發明摩擦材料的性能優于石棉摩擦材料、KEVLAR(芳綸)增強新型制動摩擦材料。
權利要求
1.新型無石棉非金屬摩擦材料，其特征在于該摩擦材料按重量百分比計由以下的成分組成芳綸纖維2～10％LAPINUS無機礦物纖維 10～30％酚醛樹脂5～20％丁腈橡膠粉 2～5％無機填料20～35％增減摩劑5～25％。
2.如權利要求1所述的新型無石棉非金屬摩擦材料，其特征在于無機填料選自硫酸鋇、碳酸鈣的中一種或2種。
3.如權利要求2所述的新型無石棉非金屬摩擦材料，其特征在于無機填料為硫酸鋇和碳酸鈣，其中硫酸鋇占摩擦材料總重量的15～25％，碳酸鈣占摩擦材料總重量的5～10％。
4.如權利要求1所述的新型無石棉非金屬摩擦材料，其特征在于增減摩劑選自二硫化鉬、石墨、焦碳和氧化鋁中的一種或多種。
5.如權利要求4所述的新型無石棉非金屬摩擦材料，其特征在于增減摩劑為二硫化鉬、石墨、焦碳和氧化鋁，其中二硫化鉬占摩擦材料總重量的2～5％、人造石墨占摩擦材料總重量的2～8％、焦碳占摩擦材料總重量的2～8％、氧化鋁占摩擦材料總重量的0.3～1.5％。
6.如權利要求1所述的新型無石棉非金屬摩擦材料的制備方法，其特征在于包括以下的步驟A、混料，將芳綸纖維與部分增減摩劑在攪拌機里均勻混合，使芳綸纖維處于均勻分散狀態，然后加入其他的成分，并混合均勻；B、冷壓，壓力30～60Mpa，溫度常溫，時間1～3min；C、熱處理，250℃～300℃單一溫度段熱處理，時間0.5～3小時；D、燒烤，溫度500℃～600℃，時間0.5～2min；E、表面處理。
7.如權利要求6所述的新型無石棉非金屬摩擦材料的制備方法，其特征在于步驟A中先將芳綸纖維與石墨和焦碳在攪拌機里均勻混合。
全文摘要
本發明涉及汽車剎車片的摩擦材料及其制備方法，尤其涉及一種采用芳綸纖維和無機礦物纖維混雜增強的摩擦材料及其制備方法。新型無石棉非金屬摩擦材料，由芳綸纖維、LAPINUS無機礦物纖維、酚醛樹脂、丁腈橡膠粉、無機填料和增減摩劑組成。本發明用有機－無機復合材料作為摩擦材料的增強劑，提高摩擦材料的綜合性能。產品摩擦性能穩定，隨著溫度的變化，摩擦系數偏差在10％以內。同時本發明還提供了高溫、快速固化的新工藝，保證了產品的耐高溫性能，同時又降低了生產能耗。
文檔編號C08K7/00GK101077912SQ200610051629
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月25日 優先權日2006年5月25日
發明者洪建棟 申請人:洪建棟