專利名稱：一種汽車盤式制動(dòng)襯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于摩擦材料，具體地說涉及一種轎車盤式制動(dòng)襯片。
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)中制動(dòng)襯片屬于關(guān)鍵材料之一，它的優(yōu)劣不僅影響行駛性能而且關(guān)系著司乘人員的生命安全。因此要求所用的制動(dòng)襯片材料必須具備良好的抗熱衰退性能，在高溫下摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動(dòng)過程沒有噪音，具有足夠的強(qiáng)度與對(duì)偶有良好的匹配以及不損傷對(duì)偶面。摩擦系數(shù)適中而磨損小等性能。汽車發(fā)明以來，人們?yōu)榱俗非笊鲜鲂阅埽苿?dòng)材料的研究一直未能停止，不斷用更安全、更舒適、更優(yōu)秀性能的制動(dòng)材料取代前一代產(chǎn)品。
傳統(tǒng)的汽車制動(dòng)襯片采用石棉作為增強(qiáng)材料，這種材料已不能適應(yīng)汽車行駛的高速度。尤其是被醫(yī)學(xué)界確認(rèn)為致癌物之后，使其在應(yīng)用方面受到限制。在工業(yè)化國家，取代石棉摩擦材料的研制早在60年代初就廣泛開展，目前無石棉摩擦材料使用最多的石棉取代物為鋼纖維。然而鋼纖維的缺點(diǎn)是在濕熱環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生銹蝕，易損傷對(duì)偶，在使用過程中易產(chǎn)生制動(dòng)噪音。在80年代初人們又用混雜纖維(二種或二種以上的纖維)取代之，克服了單純使用鋼纖維增強(qiáng)摩擦材料的上述缺點(diǎn)。
在粘合劑方面，通常制造摩擦材料使用的粘合劑為酚醛樹脂，采用該樹脂制成的產(chǎn)品存在硬度高，脆性和耐熱性差等缺陷，因此人們?yōu)榱颂岣咴摌渲娜犴g性、耐熱性以及強(qiáng)度，對(duì)它又進(jìn)行了改性處理。目前常用的改性酚醛樹脂有腰果殼改性酚醛樹脂、三聚氰胺一腰果殼改性酚醛樹脂、丁腈改性酚醛樹脂、環(huán)氧改性酚醛樹脂等。經(jīng)過對(duì)酚醛樹脂的改性，制品性能有所提高，但還是不能適應(yīng)目前對(duì)摩擦材料性能的要求。
中國專利95108742.8提供了一種炭纖維增強(qiáng)汽車盤式制動(dòng)襯片，它含有炭纖維5-15wt％，玻璃纖維15-20wt％，鋼纖維0-5wt％，粘合劑8-20wt％，摩擦性能調(diào)整劑42-53wt％。所述的粘合劑的分解溫度在500℃以上，因而克服了制品在300℃左右的熱衰退現(xiàn)象，由于采用了復(fù)合纖維，代替了單一的鋼纖維或碳纖維，使本發(fā)明的產(chǎn)品即保留了原了產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，又降低了成本。而低的成型壓力，降低了制品的硬度，提高了制品的孔隙率，從而減少了制品在制動(dòng)過程中的噪音。然而，這樣做帶來的弊病是使制品的耐磨性能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硬度低，而耐磨性能好的汽車盤式制動(dòng)襯片及其制備方法。
本發(fā)明的汽車盤式制動(dòng)襯片各組份重量百分比含量為炭纖維0-16 鋼纖維 5-25有機(jī)纖維 0.5-8 礦物質(zhì)纖維 3-20摩擦性能調(diào)整劑37-60 COPNA樹脂 4-16酚醛樹脂 0-8其中有機(jī)纖維是芳綸纖維、粘膠絲纖維、氧化纖維；礦物質(zhì)纖維是硅酸鹽纖維、硅灰石纖維、海泡石纖維。
摩擦性能調(diào)整劑的組分為石墨粉 4-16wt％石油焦粉 0-11wt％鋁粉 0-11wt％鐵粉 0-11wt％ 黃銅膏 4.5-11wt％ CaCO3粉 0-9wt％硅粉 0-3wt％ 硅石粉 0-6wt％ 腰果殼摩擦粉 0-6wt％BaSO4粉0-11wt％ 炭黑 0-1.5wt％ 鐵礦粉0-8wt％丁腈橡膠粉0-3wt％ 氧化鋁粉 0-3wt％ 高嶺土0-10wt％COPNA樹脂是一種縮合、多環(huán)、多核、芳香烴結(jié)構(gòu)的熱固性樹脂，其耐熱性比酚醛樹脂更好?？膳c聚酰亞胺樹脂相媲美，并且在高溫下(800℃)的耐熱性能優(yōu)于聚酰亞胺，特別是它具有與炭的親和性好，耐磨，并具有一定彈性等特點(diǎn)。COPNA樹脂可用蒽、芘、菲、煤焦油瀝青、石油瀝青為原料，以對(duì)苯二甲醇、對(duì)苯氯芐、苯甲醛、苯二甲酰氯、對(duì)苯二甲醛、苯醛、二甲基對(duì)苯二甲醇等為交聯(lián)劑，對(duì)甲基苯磺酸為催化劑進(jìn)行聚合而成。詳細(xì)具體的制法見S.OTANT，International Symposium onCarbon 1990，622-625。
用該樹脂作制動(dòng)襯片的粘合劑可提高制品的耐熱性、耐磨性，降低表面硬度。配方中添加量在4-16wt％的范圍內(nèi)，制品可隨著COPNA樹脂組成的增加，磨損量減少，而表面硬度降低，若含量過少，則制品強(qiáng)度低，同時(shí)亦顯示不出利用該樹脂的優(yōu)勢(shì)。若添加量過多，制品的工藝性以及相關(guān)性能變差，同時(shí)產(chǎn)品的成本也相應(yīng)增加。
在配方中添加2～8wt％的酚醛類樹脂可改善COPNA樹脂的粘結(jié)性能，這樣既可使制品保持一定的強(qiáng)度，又可減少配方中COPNA樹脂的重量百分比含量，因COPNA樹脂比酚醛類樹脂在價(jià)格上貴一些，這樣做可降低制品成本，并可改善其工藝性能。
本發(fā)明采用了干法工藝，即將物料按一定比例稱量、混合、攪拌，均勻混合后再將其干燥，冷壓成型，熱壓成型，熱處理，機(jī)械加工，拋光，噴漆，打商標(biāo)，包裝之后即成產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)由于COPNA樹脂固化后本身就有一定彈性，可不加或少加有機(jī)填料，其制品的摩擦系數(shù)穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)適中，在制動(dòng)時(shí)無噪音，無振動(dòng)，不刮傷對(duì)偶面并且使用壽命長(zhǎng)，襯片硬度低，耐磨性好。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1利用自制的瀝青系COPNA樹脂。該樹脂是用太原煤氣化公司焦化廠生產(chǎn)的煤焦油瀝青為原料，對(duì)苯二甲醇為交聯(lián)劑配比為4∶1，對(duì)甲基苯磺酸為催化劑，加入比例為4wt％，將上述原料一起裝入反應(yīng)釜內(nèi)，在整個(gè)反應(yīng)過程中為常壓并用氮?dú)獗Ｗo(hù)防止氧化，氮?dú)馔ㄈ肓繛?0mg/min，升溫速率室溫至100℃自由升溫，100-160℃，2℃/min，在攪拌狀態(tài)下，升到160℃，反應(yīng)6小時(shí)后出釜即可。實(shí)施例中采用的酚醛樹脂是由淄博恒臺(tái)樹脂廠生產(chǎn)的一種環(huán)氧改性酚醛樹脂。該樹脂的粘結(jié)性能極強(qiáng)。
稱量6mm長(zhǎng)短切通用級(jí)瀝青炭纖維40克，COPNA樹脂40克，酚醛樹脂過200目篩80g，鋼纖維200g，6mm長(zhǎng)粘膠絲5克，硅酸鋁纖維35克，石墨粉150克，石油焦粉100克，鋁粉50克，鐵粉50克，黃銅屑50克，碳酸鈣粉80克，硅石粉50克，腰果殼粉50克，丁腈橡膠粉20克，先將上述物料分別進(jìn)行稱量倒入高速攪拌釜內(nèi)進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后取出，將物料放入(105±5)℃烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理30分鐘，在140-160℃的溫度范圍內(nèi)加壓25MPa左右成型，成型時(shí)間1min/mm前3分鐘放氣三次，為了減少閉摸時(shí)間，可將物料預(yù)先冷壓成型后再進(jìn)行熱壓。成型后鋼背已和襯片材料粘接成一體。制品在220℃的烘箱中熱處理3小時(shí)，經(jīng)過磨面，噴漆，干燥，打印商標(biāo)，包裝之后即成產(chǎn)品。
實(shí)施例2稱量COPNA樹脂70克，酚醛樹脂60克，炭纖維80克，鋼纖維150克，芳綸纖維10克，氧化纖維20克，硅灰石纖維50克，鉻鐵礦粉70克，硫酸鋇粉100克，鐵粉80g，黃銅膏100g，石墨粉100g，石油焦粉60g，腰果殼粉40克，丁腈橡膠粉10克，制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例3稱量COPNA樹脂100克，酚醛樹脂40克，鋼纖維250克，芳綸纖維30克，粘膠絲10克，海泡石纖維150克，硅酸鋁纖維50克，石墨粉150克，鋁粉50克，黃酮屑60克，硅粉20克，碳酸鈣粉50克，腰果殼粉40克，制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例4稱量COPNA樹脂130克，酚醛樹脂20克，炭纖維120克，鋼纖維100克，芳綸纖維10克，氧化纖維70克，硅灰石纖維150克，石油焦粉80克，石墨粉40克，鉻鐵礦粉60克，三氧化二鋁粉末20克，黃銅屑100克，鐵粉50克，硫酸鋇粉50克，制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例5稱量COPNA樹脂160克，炭纖維160克，鋼纖維50克，粘膠絲40克，氧化纖維20克，硅灰石纖維100克，石墨粉60克，石油焦粉90克，鋁粉100克，高嶺土粉100克，炭黑10克，硅石粉50克，硅粉15克，黃銅屑45克，制備方法同實(shí)施例1。
對(duì)比例稱量酚醛樹脂150克，炭纖維150克，鋼纖維50克，芳綸纖維10克，氧化纖維70克，硅灰石纖維100克，石油焦粉30克，石墨粉50克，鉻鐵礦粉50克，三氧化二鋁粉末20克，黃銅屑100克，鐵粉100克，硫酸鋇粉50克，腰果殼粉50克，丁腈橡膠粉20克，制備方法同實(shí)施例1。
以上實(shí)施例用德國大眾公司制定的PV3212《盤式制動(dòng)器用剎車片在摩擦系數(shù)試驗(yàn)臺(tái)上的摩擦系數(shù)和磨損試驗(yàn)》進(jìn)行試驗(yàn)，其數(shù)據(jù)滿足大眾公司制定的PV3212標(biāo)準(zhǔn)要求。
表1為各個(gè)實(shí)施例與對(duì)比例的摩擦磨損以及表面硬度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從下列數(shù)據(jù)中還可看出，利用本發(fā)明制得的產(chǎn)品，配方中隨著COPNA樹脂的增加，制品硬度逐漸下降，而磨耗減小。
表1

權(quán)利要求
1.一種汽車盤式制動(dòng)襯片，其特征在于汽車盤式制動(dòng)襯片各組份重量百分比含量為炭纖維 0-16 鋼纖維 5-25有機(jī)纖維0.5-8 礦物質(zhì)纖維 3-20摩擦性能調(diào)整劑 37-60 COPNA樹脂4-16酚醛樹脂0-8摩擦性能調(diào)整劑的組分為石墨粉 4-16wt％石油焦粉0-11wt％鋁粉 0-11wt％鐵粉 0-11wt％黃銅膏 4.5-11wt％ CaCO3粉 0-9wt％硅粉 0-3wt％ 硅石粉 0-6wt％ 腰果殼摩擦粉0-6wt％BaSO4粉 0-11wt％ 炭黑 0-1.5wt％ 鐵礦粉 0-8wt％丁腈橡膠粉0-3wt％氧化鋁粉 0-3wt％ 高嶺土 0-10wt％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種汽車盤式制動(dòng)襯片，其特征在于所述的有機(jī)纖維是芳綸纖維、粘膠絲纖維或氧化纖維。
3.如權(quán)利要求1所述的一種汽車盤式制動(dòng)襯片，其特征在于所述的礦物質(zhì)纖維是硅酸鹽纖維、硅灰石纖維或海泡石纖維。
4.一種汽車盤式制動(dòng)襯片的制備方法，其特征在于采用了干法工藝，即將物料按一定比例稱量、混合、攪拌，均勻混合后再將其干燥，冷壓成型，熱壓成型，熱處理，機(jī)械加工，拋光，噴漆，打商標(biāo)，包裝之后即成產(chǎn)品。
全文摘要
一種汽車盤式制動(dòng)襯片各組份重量百分比含量為∶炭纖維0－16；鋼纖維5－25；有機(jī)纖維0.5－8；礦物質(zhì)纖維3－20；摩擦性能調(diào)整劑37－60；COPNA樹脂4－16；酚醛樹脂0－8。制備方法采用了干法工藝，即將物料按一定比例稱量、混合、攪拌，均勻混合后再將其干燥，冷壓成型，熱壓成型，熱處理，機(jī)械加工，拋光，噴漆，打商標(biāo)，包裝之后即成產(chǎn)品。本發(fā)明具有在制動(dòng)時(shí)無噪音，無振動(dòng)，不刮傷對(duì)偶面并且使用壽命長(zhǎng)，襯片硬度低，耐磨性好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16D69/02GK1431408SQ0113047
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月22日
發(fā)明者王亮, 魏興海, 張小兵, 衛(wèi)有存 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所