專利名稱：一種竹炭復(fù)合纖維摩擦材料及其制作的剎車片、制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種竹炭復(fù)合纖維摩擦材料及其制作的剎車片、制作方法，屬于制動(dòng)器零部件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
摩擦材料主要是由增強(qiáng)纖維、粘結(jié)劑和填充物組成，通過一定的溫度壓制而成，主要用于制造剎車片，而目前作為增強(qiáng)纖維的有鋼纖維及無機(jī)物石棉。鋼纖維作為增強(qiáng)纖維制成的剎車片，在潮濕或腐蝕性環(huán)境中容易產(chǎn)生銹蝕與對(duì)偶件粘著，損傷對(duì)偶件進(jìn)而影響剎車效果，并且存在磨損率高的缺陷；石棉作為增強(qiáng)纖維制成的剎車片，由于剎車產(chǎn)生的高溫使石棉中所含的結(jié)晶水瞬間逸失，導(dǎo)致石棉燒蝕，造成剎車片制動(dòng)性能發(fā)生熱衰退，同時(shí)剎車片自身磨耗加劇，而且石棉在高溫下會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，國(guó)家已于2003年10月頒布法規(guī)明令禁止用石棉生產(chǎn)剎車片。由于剎車片的制動(dòng)效果對(duì)行車安全、生產(chǎn)安全影響極大，因此要求剎車片應(yīng)具有摩擦系數(shù)適中、磨損率低、抗熱衰退性能好、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，而國(guó)際上已形成剎車片輕量化潮流，還要求摩擦材料致密而質(zhì)輕，目前采用的鋼纖維摩擦材料制作的剎車片，存在磨損率高、壽命短、質(zhì)量大的不足，目前采用的無機(jī)物石棉摩擦材料制作的剎車片，存在抗熱衰退性能差、壽命短、會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種竹炭復(fù)合纖維摩擦材料及其制作的剎車片、制作方法，制作的剎車片具有磨損率低、抗熱衰退性能好、壽命長(zhǎng)、輕量化的優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種竹炭復(fù)合纖維摩擦材料，由竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑組成，各組分的重量比例為竹炭55 75%、有機(jī)植物纖維10 30%、偶聯(lián)劑2 20% ;竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑各組分的優(yōu)選重量比例為竹炭60 70%、有機(jī)植物纖維15 25%、偶聯(lián)劑5 15% ;此外，還可以加入一些添加劑以進(jìn)一步提高竹炭復(fù)合纖維摩擦材料的性能，添加劑占竹炭復(fù)合纖維摩擦材料的重量比例為2 15%，添加劑例如碳酸鈣晶須可進(jìn)一步提高材料的摩擦磨損性能，添加各種不同的增摩減摩材料、穩(wěn)定劑，用于調(diào)節(jié)、穩(wěn)定摩擦系數(shù)，進(jìn)一步降低磨損率、減少磨耗、達(dá)到長(zhǎng)壽命之目的。利用上述竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，由竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉組成，各組分的重量比例為竹炭復(fù)合纖維摩擦材料10 30%、礦物纖維2 20%、樹脂5 20%、重晶石粉10 30%、丁腈橡膠I 10%、氧化鋁I 10%、石墨5 25%、玻璃纖維I 10%、鋼棉2 15%、輪胎粉I 10% ;剎車片各組分的優(yōu)選重量比例為竹炭復(fù)合纖維摩擦材料15 25%、礦物纖維5 15%、樹脂8 16%、重晶石粉15 25%、丁腈橡膠I 5%、氧化鋁I 5%、石墨10 20%、玻璃纖維2 8%、鋼棉5 10%、輪胎粉I 5%。制作上述剎車片的方法，具體步驟如下1)先制作竹炭復(fù)合纖維摩擦材料
a)把竹材在氣碳爐內(nèi)經(jīng)過800±100°C高溫干燥炭化工藝處理，再經(jīng)過研磨過篩，目數(shù)80 160目，得到竹炭；
b)按上述竹炭復(fù)合纖維摩擦材料各組分的重量比例準(zhǔn)備好竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑各組分材料；
c)將有機(jī)植物纖維加入攪拌機(jī)攪拌5 20分鐘后，加入竹炭干混2 10分鐘，再加入偶聯(lián)劑濕混2 10分鐘，即得到本發(fā)明中的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料；
2)再制作剎車片
a)備料按上述剎車片各組分的重量比例準(zhǔn)備好竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉各組分材料；
b)攪拌混合先將礦物纖維、樹脂、重晶石粉、石墨投入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌2 5分鐘，再將其余的料投入攪拌2 5分鐘；
c)熱壓成型在液壓機(jī)上，壓力15 30Mpa，溫度120 200°C，保壓時(shí)間5 20分鐘熱壓成型；
d)固化熱處理熱壓成型在爐中先加熱到120 170°C保溫I 3小時(shí)，再加熱升溫到140 190°C，保溫2 6小時(shí)，隨爐冷卻至70°C以下出爐，即得到本發(fā)明竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片。采用這樣的技術(shù)方案制得的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料可應(yīng)用于制作各類剎車片，特別適用于制作汽車制動(dòng)系統(tǒng)的剎車片，制作的剎車片具有磨損率低、抗熱衰退性能好、壽命長(zhǎng)、輕量化的優(yōu)點(diǎn)。由于組成摩擦材料的竹炭具有很強(qiáng)的自潤(rùn)滑作用，致密性高，因此本發(fā)明竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片耐磨性好、磨損率低；竹炭本身耐高溫,抗熱衰退性能好,這也使得竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片具有壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)；高溫煅燒后的竹炭復(fù)合纖維堆積密度低，甚至低至O. 3g/cm3，符合輕量化的要求；竹炭的材料來源可以采用任何竹材原料，例如竹制品廠的下腳料，因此具有原料來源廣泛、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種竹炭復(fù)合纖維摩擦材料及其制作的剎車片、制作方法做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例I :
本實(shí)施例中竹炭復(fù)合纖維摩擦材料由竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑組成，并添加碳酸鈣晶須添加劑，各組分的重量比例為竹炭65%、有機(jī)植物纖維20%、硅烷偶聯(lián)劑7%、碳酸鈣晶須添加劑8%。利用上述竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，由竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉組成，各組分的重量比例為竹炭復(fù)合纖維摩擦材料20%、礦物纖維10%、樹脂12%、重晶石粉18%、丁腈橡膠4%、氧化鋁4%、石墨15%、玻璃纖維5%、鋼棉8%、輪胎粉4%。實(shí)施例2:
本實(shí)施例中竹炭復(fù)合纖維摩擦材料由竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑組成，并添加碳酸鈣晶須添加劑，各組分的重量比例為竹炭70%、有機(jī)植物纖維15%、硅烷偶聯(lián)劑5%、碳酸鈣晶須添加劑10%。利用上述竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，由竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉組成，各組分的重量比例為竹炭復(fù)合纖維摩擦材料25%、礦物纖維15%、樹脂15%、重晶石粉24%、丁腈橡膠2%、氧化鋁2%、石墨10%、玻璃纖維2%、鋼棉3%、輪胎粉2%。實(shí)施例3
本實(shí)施例中竹炭復(fù)合纖維摩擦材料由竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑組成，并添加碳酸鈣晶須添加劑，各組分的重量比例為竹炭60%、有機(jī)植物纖維25%、硅烷偶聯(lián)劑10%、碳酸鈣晶須添加劑5%。利用上述竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，由竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉組成，各組分的重量比例為竹炭復(fù)合纖維摩擦材料15%、礦物纖維5%、樹脂8%、重晶石粉12%、丁腈橡膠6%、氧化鋁6%、石墨20%、玻璃纖維8%、鋼棉12%、輪胎粉8%。制作上述剎車片的方法，具體步驟如下
1)先制作竹炭復(fù)合纖維摩擦材料
a)把竹材在氣碳爐內(nèi)經(jīng)過800±100°C高溫干燥炭化工藝處理，再經(jīng)過研磨過篩，目數(shù)80 160目，得到竹炭；
b)按上述竹炭復(fù)合纖維摩擦材料各組分的重量比例準(zhǔn)備好竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑各組分材料；
c)將有機(jī)植物纖維加入攪拌機(jī)攪拌5 20分鐘后，加入竹炭干混2 10分鐘，再加入偶聯(lián)劑濕混2 10分鐘，即得到本發(fā)明中的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料；
2)再制作剎車片
a)備料按上述剎車片各組分的重量比例準(zhǔn)備好竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉各組分材料；
b)攪拌混合先將礦物纖維、樹脂、重晶石粉、石墨投入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌2 5分鐘，再將其余的料投入攪拌2 5分鐘；
c)熱壓成型在液壓機(jī)上，壓力15 30Mpa，溫度120 200°C，保壓時(shí)間5 20分鐘熱壓成型；
d)固化熱處理熱壓成型在爐中先加熱到120 170°C保溫I 3小時(shí)，再加熱升溫到140 190°C，保溫2 6小時(shí)，隨爐冷卻至70°C以下出爐，即得到本發(fā)明竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片。上述具體實(shí)施例及制作方法中
竹炭是竹材在氣碳爐內(nèi)經(jīng)過高溫干燥炭化工藝處理后形成的，經(jīng)過研磨過篩，目數(shù)80 160目，其物理性質(zhì)C80% 92%，PH值7. 5 9。5，比表面積300 800 m2 /g,含水份< O. 3%，灰份1% 5%，不帶自由電荷，抗靜電，是多孔性的材料，具有很強(qiáng)的吸附力。有機(jī)植物纖維一方面穩(wěn)定并減少摩擦材料的收縮和膨脹改善制動(dòng)性能，另一方面加強(qiáng)各種原料之間的結(jié)合力，在摩阻材料中起到網(wǎng)狀骨架作用，提高沖擊強(qiáng)度。偶聯(lián)劑具有兩性結(jié)構(gòu)，其分子一端的基團(tuán)可與無機(jī)顆粒表面的官能團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵合，在無機(jī)顆粒表面形成牢固的包覆層，另一端可與有機(jī)聚合物基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，起到化學(xué)橋梁的作用，使材料的附著力和耐久性得到明顯改善，具體實(shí)施中可采用硅烷偶聯(lián)劑KH-570 (y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)。碳酸鈣晶須是一種新型的無機(jī)填充物，其物理性質(zhì)無毒、無味、呈白色蓬松狀，莫氏硬度3，相對(duì)密度2. 8g/cm3，水分< O. 3%，PH值9 9. 5，長(zhǎng)徑比20 30，熱穩(wěn)定溫度 6400C ;碳酸鈣晶須的摩擦性能穩(wěn)定、抗熱衰退與熱恢復(fù)性能較好，碳酸鈣晶須的填充更將增摩減磨有機(jī)地統(tǒng)一在一個(gè)體系中，高溫摩擦磨損性能優(yōu)越。本發(fā)明竹炭復(fù)合纖維摩擦材料的物理性能
權(quán)利要求
1.一種竹炭復(fù)合纖維摩擦材料，其特征在于它由竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑組成，各組分的重量比例為竹炭55 75%、有機(jī)植物纖維10 30%、偶聯(lián)劑2 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料，其特征在于所述的各組分的優(yōu)選重量比例為竹炭60 70%、有機(jī)植物纖維15 25%、偶聯(lián)劑5 15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料，其特征在于它還包括添加劑，添加劑占竹炭復(fù)合纖維摩擦材料的重量比例為2 15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料，其特征在于所述的添加劑是碳酸隹丐晶須。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑是娃燒偶聯(lián)劑。
6.利用權(quán)力要求I所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，其特征在于所述的剎車片由竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉組成，各組分的重量比例為竹炭復(fù)合纖維摩擦材料10 30%、礦物纖維2 20%、樹脂5 20%、重晶石粉10 30%、丁腈橡膠I 10%、氧化鋁I 10%、石墨5 25%、玻璃纖維I 10%、鋼棉2 15%、輪胎粉I 10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，其特征在于所述的剎車片由竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉組成，各組分的優(yōu)選重量比例為竹炭復(fù)合纖維摩擦材料15 25%、礦物纖維5 15%、樹脂8 16%、重晶石粉15 25%、丁腈橡膠I 5%、氧化鋁I 5%、石墨10 20%、玻璃纖維2 8%、鋼棉5 10%、輪胎粉I 5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，其特征在于它還包括添加劑，添加劑占竹炭復(fù)合纖維摩擦材料的重量比例為2 10%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，其特征在于所述的添加劑是摩擦粉。
10.制作權(quán)利要求6或7所述的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料剎車片的方法，其特征在于制作方法如下 1)先制作竹炭復(fù)合纖維摩擦材料 a)把竹材在氣碳爐內(nèi)經(jīng)過800±100°C高溫干燥炭化工藝處理，再經(jīng)過研磨過篩，目數(shù)80目 160目，得到竹炭； b)按上述竹炭復(fù)合纖維摩擦材料各組分的重量比例準(zhǔn)備好竹炭、有機(jī)植物纖維、偶聯(lián)劑各組分材料； c)將有機(jī)植物纖維加入攪拌機(jī)攪拌5 20分鐘后，加入竹炭干混2 10分鐘，再加入偶聯(lián)劑濕混2 10分鐘，即得到本發(fā)明中的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料； 2)再制作剎車片 a)備料按上述剎車片各組分的重量比例準(zhǔn)備好竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉各組分材料； b)攪拌混合先將礦物纖維、重晶石粉、樹脂、石墨投入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌2 5分鐘，再將其余的料投入攪拌2 5分鐘； c)熱壓成型在液壓機(jī)上，壓力15 30Mpa，溫度120 200°C，保壓時(shí)間5 20分鐘熱壓成型； d)固化熱處理熱壓成型在爐中先加熱到120 170°C保溫I 3小時(shí)，再加熱升溫到140 190°C，保溫2 6小時(shí)，隨爐冷卻至70°C以下出爐，即得到本發(fā)明利用竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種竹炭復(fù)合纖維摩擦材料及其制作的剎車片、制作方法，竹材經(jīng)炭化、研磨過篩后制得的竹炭與有機(jī)植物纖維干混、再加入偶聯(lián)劑濕混制得本發(fā)明的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料；竹炭復(fù)合纖維摩擦材料、礦物纖維、樹脂、重晶石粉、丁腈橡膠、氧化鋁、石墨、玻璃纖維、鋼棉、輪胎粉經(jīng)攪拌混合、熱壓成型、固化熱處理制得本發(fā)明的竹炭復(fù)合纖維摩擦材料制作的剎車片，可應(yīng)用于制作各類剎車片，特別適用于制作汽車制動(dòng)系統(tǒng)的剎車片，具有磨損率低、抗熱衰退性能好、壽命長(zhǎng)、輕量化、原料來源廣泛、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K3/14GK102977850SQ201210519969
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者包新域, 張國(guó)榮, 柯捷良, 姚偉 申請(qǐng)人:福建華泰汽車零部件工業(yè)有限公司