本發(fā)明涉及一種多纖維混雜摩擦材料，特別是涉及到作為汽車摩擦制動(dòng)裝置、摩擦傳動(dòng)裝置中多纖維混雜摩擦材料及其制備。
背景技術(shù)：
制動(dòng)摩擦材料是汽車制動(dòng)器、離合器和摩擦傳動(dòng)裝置中的關(guān)鍵材料，其性能直接關(guān)系著汽車運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。汽車工業(yè)的高速發(fā)展，以及安全、舒適和環(huán)保性能的要求進(jìn)一步提高，對(duì)高性能制動(dòng)材料的研制開發(fā)提出新的迫切要求。制動(dòng)摩擦材料一方面要求要有高且穩(wěn)定的制動(dòng)力，即要求在廣泛的溫度范圍內(nèi)(-40～600℃)及速度、壓力與環(huán)境改變的情況下摩擦系數(shù)保持穩(wěn)定；另一方面要有良好的耐磨性以保證合適的使用壽命和制動(dòng)穩(wěn)定性；還應(yīng)有良好的導(dǎo)熱性、小振動(dòng)、無噪聲、對(duì)環(huán)境無污染和一定的高溫機(jī)械強(qiáng)度。傳統(tǒng)的石棉制動(dòng)材料，由于石棉耐高溫，強(qiáng)韌性較好，且來源豐富，價(jià)格低廉，成為當(dāng)今制動(dòng)材料中的重要組成部分。但石棉制動(dòng)材料的熱衰退性以及石棉毒害性而被許多國(guó)家嚴(yán)格限制生產(chǎn)和使用。早期簡(jiǎn)單使用鋼纖維代替石棉的第一代半金屬制動(dòng)片，因金屬的易銹蝕、高發(fā)熱以及造價(jià)高、摩擦噪音等缺點(diǎn)，并未能完全取代石棉式制動(dòng)材料。目前出現(xiàn)的許多混雜纖維增強(qiáng)制動(dòng)摩擦材料，因其性能調(diào)控余地大、工藝簡(jiǎn)單、原材料獲取方便而受到肯定。像鋼纖維、玻璃纖維、克福拉(kevlar)纖維、碳纖維、銅纖維、鈦酸鉀纖維、云母纖維、硅酸鋁纖維、尼龍纖維等新纖維，為廣泛開展混雜纖維摩擦材料的研究提供了原料選擇余地?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品主要是石棉式制動(dòng)片，市面上比較暢銷的國(guó)外產(chǎn)品主要有日本和德國(guó)產(chǎn)品牌產(chǎn)品，性能比石棉式剎車制動(dòng)片優(yōu)良，但這些混雜纖維摩擦材料價(jià)格較貴，且摩擦系數(shù)也不夠穩(wěn)定，如何尋找適宜的廉價(jià)天然礦物原料作為添加劑和填料，進(jìn)一步降低成本，改善性能，成為混雜纖維制動(dòng)摩擦材料的進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
專利cn105219347a提供了一種混雜纖維制動(dòng)摩擦材料，該材料的主要組份包括復(fù)合填料、硅酸鋁纖維、鋼纖維銅粉、石墨粉、氧化鋁和硬脂酸鋅，以碳酸鈣粉末和丁基橡膠的混合物作為復(fù)合填料，與硅酸鋁纖維和鋼纖維經(jīng)過混合攪拌、熱壓成型、熱處理等制備工藝制得。抗沖擊性能好，但是機(jī)械強(qiáng)度低，伸長(zhǎng)率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的混雜纖維的抗沖擊性能不理想的問題，本發(fā)明提供了一種混雜纖維摩擦材料，其以氫氧化鋁粉末和三元乙丙橡膠的混合物作為復(fù)合填料，與硅酸鋁纖維和鋼纖維混合制備混雜纖維摩擦材料。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要采用以下技術(shù)方案：
一種混雜纖維摩擦材料，該材料的主要組份由復(fù)合填料、硅酸鋁纖維、鋼纖維、銅粉、石墨粉、氧化鋁和硬脂酸鋅組成，各主要組分的重量份配比為：
其中，復(fù)合填料為氫氧化鋁粉末與三元乙丙橡膠的組合物，氫氧化鋁粉末與三元乙丙橡膠的重量比為(1～5):1。
復(fù)合填料的重量份可為11份、12份、13份、14份、15份、16份17份、18份、19份或20份等；硅酸鋁纖維的重量份可為15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份或22份；鋼纖維的重量份可為25份、27份、30份、31份、33份或35份等；銅粉的重量份可為5份、7份、10份或12份；石墨粉的重量份可為3份、4份或5份；氧化鋁的重量份可為5份、6份、7份、8份、9份或10份等；硬脂酸鋅的重量份可為1份、1.5份或2份等；氫氧化鋁粉末與三元乙丙橡膠的重量比可為1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1等。
所述混雜纖維摩擦材料中以氫氧化鋁粉末和三元乙丙橡膠的混合物作為復(fù)合填料，氫氧化鋁粉末因與三元乙丙橡膠結(jié)合，不僅可以提高氫氧化鋁填料與混雜纖維的結(jié)合程度，增大材料的抗沖擊能力，同時(shí)還保持了材料的機(jī)械強(qiáng)度，提高了材料的柔韌性。
優(yōu)選地，所述材料的主要組份配比為復(fù)合填料15份、硅酸鋁纖維15份、鋼纖維30份、銅粉10份、石墨粉4份、氧化鋁8份、硬脂酸鋅1份，其中復(fù)合填料中氫氧化鋁粉末與三元乙丙橡膠的重量比為30:70。上述材料的配比可以使混雜纖維摩擦材料的綜合性能達(dá)到最優(yōu)。
本發(fā)明所述的混雜纖維摩擦材料制備方法如下：
(1)纖維預(yù)處理：將硅酸鋁纖維、鋼纖維放置在烘箱內(nèi)在120℃溫度下烘干1小時(shí)，復(fù)合填料放置烘箱內(nèi)在80℃溫度下烘干0.5小時(shí)；
(2)混合攪拌：纖維預(yù)處理后，將原料按配比稱量后，在攪拌機(jī)內(nèi)混合，使攪拌后的混合材料外觀呈一個(gè)個(gè)羊絨狀的小團(tuán)，在每個(gè)小團(tuán)內(nèi)，由硅酸鋁纖維包裹纏繞著鋼纖維，復(fù)合填料分布其中；
(3)熱壓成型：將上述羊絨狀的混合料用模具在160℃±5℃的溫度和25±3mpa壓力下熱壓成型，熱壓保溫時(shí)間10-15分鐘，在熱壓開始的20-60秒，必須打開模腔，放氣二到三次；
(4)熱處理：將熱壓成型后的制品在烘箱中半小時(shí)內(nèi)升溫到120℃，并保溫半小時(shí)，然后15分鐘以內(nèi)升溫到170℃，保溫2-3小時(shí)，并保持烘箱通風(fēng)，然后隨爐降溫冷卻。
其中，步驟(3)所述保溫時(shí)間可以是10分鐘、11分鐘、12分鐘、13分鐘、14分鐘或15分鐘等；步驟(3)所述熱壓開始的時(shí)間為20秒、25秒、30秒、35秒、40秒、45秒、50秒、55秒或60秒等；步驟(4)所述保溫時(shí)間為2小時(shí)、2.1小時(shí)、2.2小時(shí)、2.5小時(shí)、2.8小時(shí)、2.9小時(shí)或3小時(shí)等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明提供的一種混雜纖維制動(dòng)摩擦材料，所述材料的抗沖擊強(qiáng)度可達(dá)6.5kj/m2；
(2)本發(fā)明提供的一種混雜纖維制動(dòng)摩擦材料，所述材料的機(jī)械強(qiáng)度可達(dá)25mpa，伸長(zhǎng)率可達(dá)253％；
(3)本發(fā)明提供的一種混雜纖維制動(dòng)摩擦材料，所述材料制動(dòng)摩擦材料在不同溫度下摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率??；
(3)本發(fā)明提供的一種混雜纖維制動(dòng)摩擦材料的制備方法，所述制備方法工藝簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
實(shí)施例1：混雜纖維摩擦材料的制備
(1)纖維預(yù)處理：稱取硅酸鋁纖維15份、鋼纖維30份放置在烘箱內(nèi)在120℃溫度下烘干1小時(shí)，10份復(fù)合填料(氫氧化鋁粉末與三元乙丙橡膠的重量比為1:1)放置烘箱內(nèi)在80℃溫度下烘干0.5小時(shí)；
(2)混合攪拌：采用高速旋轉(zhuǎn)不小于1000rpm，內(nèi)裝有葉片和橫筋的攪拌機(jī)，在纖維預(yù)處理后將原料按配比稱量銅粉10份、石墨粉4份、氧化鋁8份、硬脂酸鋅1份，并在攪拌機(jī)內(nèi)混合攪拌約4分鐘，均勻攪拌后的混合材料外觀呈一個(gè)個(gè)羊絨狀的小團(tuán)，在每個(gè)小團(tuán)內(nèi)，由硅酸鋁纖維包裹纏繞著鋼纖維，填料和樹脂粉末復(fù)合填料分布其中；
(3)熱壓成型：將上述羊絨狀的混合料用模具在160℃的溫度和25mpa壓力下熱壓成型，熱壓保溫時(shí)間13分鐘。在熱壓開始的20-60秒，必須打開模腔，放氣二到三次；
(4)熱處理：將熱壓成型后的制品在烘箱中半小時(shí)內(nèi)升溫到120℃，并保溫半小時(shí)，然后15分鐘以內(nèi)升溫到170℃，保溫2-3小時(shí)，并保持烘箱通風(fēng)，然后隨爐降溫冷卻，混雜纖維摩擦材料。
實(shí)施例2：
除步驟(1)稱取硅酸鋁纖維20份、鋼纖維25份以及15份復(fù)合填料(氫氧化鋁粉末與三元乙丙橡膠的重量比為3:1)；步驟(2)中按配比稱量銅粉5份、石墨粉3份、氧化鋁5份、硬脂酸鋅1.5份外，其他步驟均與實(shí)施例1中相同。
實(shí)施例3：
除步驟(1)稱取硅酸鋁纖維22份、鋼纖維35份以及20份復(fù)合填料(氫氧化鋁粉末與三元乙丙橡膠的重量比為5:1)；步驟(2)中按配比稱量銅粉12份、石墨粉5份、氧化鋁10份、硬脂酸鋅2份外，其他步驟均與實(shí)施例1中相同。
對(duì)比例：
專利cn105219347a中的實(shí)施例1。
對(duì)實(shí)施例1-3和對(duì)比例中制備得到混雜纖維摩擦材料分別在100℃、200℃和300℃等不同摩擦表面溫度下進(jìn)行摩擦系數(shù)和磨損率性能測(cè)定試驗(yàn)，并用沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
表1
從表1可以看出，實(shí)施例1-3均具有良好的耐摩擦能力，同時(shí)具有沖擊強(qiáng)度可達(dá)6.33kj/m2，機(jī)械強(qiáng)度可達(dá)25mpa，伸長(zhǎng)率可達(dá)253％；而對(duì)比例1最然抗沖擊強(qiáng)度也可達(dá)6.34mpa，但是機(jī)械強(qiáng)度僅為15mpa，伸長(zhǎng)率僅為135％。
申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。