一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的材料配方及其制備方法。由以下材料經(jīng)過模具熱壓成型制成，其材料配方主要包括：黏合劑、經(jīng)表面處理過的混雜纖維、摩擦調(diào)節(jié)劑、改性石墨烯、填料、潤(rùn)滑劑、固化劑、促進(jìn)劑、抗氧化劑、偶聯(lián)劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，配方中添加了改性石墨烯，并采用改性酚醛樹脂的組合物作為材料黏合劑，采用經(jīng)表面活化處理過的混雜纖維作為增強(qiáng)纖維，從而解決了傳統(tǒng)剎車片摩擦系數(shù)、磨損率指標(biāo)低和剎車噪音高的問題，制得內(nèi)聚強(qiáng)度高、熱分解溫度高、韌性好以及粘結(jié)強(qiáng)度高的汽車剎車片。
【專利說明】 一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車剎車片的材料配方及其制備方法，特別是涉及一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，汽車用戶對(duì)制動(dòng)安全性能的要求越來越高，市場(chǎng)上常見的剎車片多為石棉制品，在緊急剎車的情況下，摩擦系數(shù)會(huì)急劇下降，導(dǎo)致動(dòng)力矩衰退嚴(yán)重，影響駕車的安全性，而且石棉材質(zhì)在高溫磨損的作用下會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，具有致癌作用。
[0003]優(yōu)良的摩擦片材料應(yīng)具有良好的摩擦系數(shù)和耐磨損性能、高的彈性模量、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、高的耐熱性以及高的導(dǎo)熱性和熱容量，才能保證使用壽命達(dá)到設(shè)計(jì)要求、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化和輕量化，進(jìn)而提高車輛的機(jī)動(dòng)性和可靠性。自從2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，是一種二維碳納米材料，其做為新型的摩擦調(diào)節(jié)劑，對(duì)增加汽車剎車片的耐磨性具有深遠(yuǎn)的研究意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)難題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高性能環(huán)保型汽車剎車片，具有超高的耐磨損性和機(jī)械強(qiáng)度。
[0005]本發(fā)明技術(shù)解決方案是，由以下以重量份數(shù)配比的原料制成:黏合劑12?20份，增強(qiáng)纖維20?40份,摩擦調(diào)節(jié)劑6?18份,石墨烯4?8份,填料40?60份，固化劑2?6份，固化促進(jìn)劑0.3?1份，抗氧化劑3?6份，偶聯(lián)劑2?5份；其中，所述的增強(qiáng)纖維是經(jīng)表面活化處理、包覆酸酐基團(tuán)的混雜纖維，所述的石墨烯為改性后的石墨烯。
[0006]所述黏合劑為改性酚醛樹脂的組合物，且此組合物由硼酚醛樹脂，苯三酚-二乙烯基苯縮聚樹脂以及硅氧烷基橡膠組成。
[0007]所述混雜纖維由碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維混雜組成，且此混雜纖維是經(jīng)過表面活化處理、包覆酸酐基團(tuán)的混雜纖維。
[0008]所述摩擦調(diào)節(jié)劑由碳化硅、石墨、氧化鋁以及針狀硅灰石復(fù)配而成。
[0009]所述填料由硫酸鋇、碳酸鋇、棕剛玉以及石油焦復(fù)配而成。
[0010]所述固化劑為六次甲基四胺與對(duì)甲苯磺酰氯的混合物。
[0011]所述固化促進(jìn)劑為甲苯_2，4- 二(N，N' - 二甲氨基丙脲)。
[0012]所述抗氧化劑為N，N’ -雙-(3- (3，5- 二叔丁基_4_羥基苯基)丙?；?己二胺和三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯按照質(zhì)量比為5: f 3:1復(fù)配而成。
[0013]所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑與鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑的混合物。
[0014]本發(fā)明的具體制備工藝步驟如下:
1)混雜纖維的表面活化處理:將混雜纖維置于等離子體反應(yīng)腔體中，先向其中通入高純氬氣5?15min，然后通入純氧氣5?lOmin，在功率80?120W下放電處理3?7min，得到等離子體活化纖維，并將得到的等離子體活化纖維置于馬來酸酐二甲苯溶劑中進(jìn)行超聲處理，最后在150°C?180°C的條件下進(jìn)行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。
[0015]2)改性石墨烯的制備:先將氧化石墨放置于DMF溶劑中，通入氮?dú)?，持續(xù)攪拌5min,加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進(jìn)行過濾，最后將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進(jìn)行還原得到改性石墨烯。
[0016]3)將步驟1)與2)中所得的混雜纖維與改性石墨烯和改性酚醛樹脂的組合物、摩擦調(diào)節(jié)劑、填料放置于攪拌釜中攪拌10?30min，攪拌速度為1000?3000rpm，待混合均勻后加入固化劑、固化促進(jìn)劑、抗氧劑以及偶聯(lián)劑，繼續(xù)機(jī)械攪拌10?20min，并在160°C?180°C和20?30MPa的條件下進(jìn)行熱壓制成型，最后利用干磨設(shè)備進(jìn)行加工即可得到高性能環(huán)保型汽車剎車片。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具備的優(yōu)點(diǎn)是:
1)經(jīng)過改性的石墨烯能夠與基體表面有很好的結(jié)合，分散均勻，能夠與其他摩擦調(diào)節(jié)劑復(fù)配提高汽車剎車片的摩擦系數(shù)。
[0018]2)混雜纖維的表面活化處理能夠有效地提高纖維與樹脂的界面相容性，從而有效地提高汽車剎車片的機(jī)械強(qiáng)度。
[0019]3)本發(fā)明采用改性酚醛樹脂的組合物作為材料黏合劑，能夠有效地增加樹脂的耐熱性和韌性，從而提高了汽車剎車片的抗沖擊性能、彈性模量和耐熱溫度。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0021]實(shí)施例1
先將混雜纖維置于等離子體反應(yīng)腔體中，先向其中通入高純氬氣5min，然后通入純氧氣5min，在功率80W下放電處理3min，得到等離子體活化纖維，并將得到的等離子體活化纖維置于馬來酸酐二甲苯溶劑中進(jìn)行超聲處理，最后在150°C的條件下進(jìn)行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。然后將氧化石墨放置于DMF溶劑中，通入氮?dú)猓掷m(xù)攪拌5min，加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進(jìn)行過濾，最后將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進(jìn)行還原得到改性石墨烯。最后將20份混雜纖維與4份改性石墨烯和12份改性酚醛樹脂的組合物、6份摩擦調(diào)節(jié)劑、40份填料放置于攪拌釜中攪拌lOmin，攪拌速度為lOOOrpm，待混合均勻后加入2份固化劑、0.3份固化促進(jìn)劑、3份抗氧劑以及2份偶聯(lián)劑，繼續(xù)機(jī)械攪拌lOmin，并在160°C和20MPa的條件下進(jìn)行熱壓制成型，最后利用干磨設(shè)備進(jìn)行加工即可得到高性能環(huán)保型汽車剎車片。
[0022]實(shí)施例2
先將混雜纖維置于等離子體反應(yīng)腔體中，先向其中通入高純氬氣lOmin，然后通入純氧氣8min，在功率100W下放電處理5min，得到等離子體活化纖維，并將得到的等離子體活化纖維置于馬來酸酐二甲苯溶劑中進(jìn)行超聲處理，最后在160°C的條件下進(jìn)行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。然后將氧化石墨放置于DMF溶劑中，通入氮?dú)?，持續(xù)攪拌5min，加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進(jìn)行過濾，最后將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進(jìn)行還原得到改性石墨烯。最后將30份混雜纖維與5份改性石墨烯和15份改性酚醛樹脂的組合物、8份摩擦調(diào)節(jié)劑、50份填料放置于攪拌釜中攪拌20min，攪拌速度為2000rpm，待混合均勻后加入3份固化劑、0.5份固化促進(jìn)劑、4份抗氧劑以及4份偶聯(lián)劑，繼續(xù)機(jī)械攪拌lOmin，并在170°C和25MPa的條件下進(jìn)行熱壓制成型，最后利用干磨設(shè)備進(jìn)行加工即可得到高性能環(huán)保型汽車剎車片。
[0023]實(shí)施例3
先將混雜纖維置于等離子體反應(yīng)腔體中，先向其中通入高純氬氣15min，然后通入純氧氣lOmin，在功率120W下放電處理7min，得到等離子體活化纖維，并將得到的等離子體活化纖維置于馬來酸酐二甲苯溶劑中進(jìn)行超聲處理，最后在180°C的條件下進(jìn)行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維。然后將氧化石墨放置于DMF溶劑中，通入氮?dú)猓掷m(xù)攪拌5min，加入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進(jìn)行過濾，最后將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進(jìn)行還原得到改性石墨烯。最后將40份混雜纖維與8份改性石墨烯和20份改性酚醛樹脂的組合物、18份摩擦調(diào)節(jié)劑、60份填料放置于攪拌釜中攪拌30min，攪拌速度為3000rpm，待混合均勻后加入6份固化劑、1份固化促進(jìn)劑、6份抗氧劑以及5份偶聯(lián)劑，繼續(xù)機(jī)械攪拌30min，并在180°C和30MPa的條件下進(jìn)行熱壓制成型，最后利用干磨設(shè)備進(jìn)行加工即可得到高性能環(huán)保型汽車剎車片。
【權(quán)利要求】
1.一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:由以下重量份數(shù)配比的原料制成:黏合劑12?20份，增強(qiáng)纖維20?40份，摩擦調(diào)節(jié)劑6?18份，石墨烯4?8份，填料40?60份，固化劑2?6份，固化促進(jìn)劑0.3?1份，抗氧化劑3?6份，偶聯(lián)劑2?5份；其中，所述的增強(qiáng)纖維是經(jīng)表面活化處理、包覆酸酐基團(tuán)的混雜纖維；所述的石墨烯為改性后的石墨烯。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述黏合劑為改性酚醛樹脂的組合物，且此組合物由硼酚醛樹脂、苯三酚-二乙烯基苯縮聚樹脂和硅氧烷基橡膠組成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述混雜纖維由碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維混雜組成，且此混雜纖維是經(jīng)過表面活化處理、包覆酸酐基團(tuán)的混雜纖維。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述摩擦調(diào)節(jié)劑由碳化硅、石墨、氧化鋁以及針狀硅灰石復(fù)配而成。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述填料由硫酸鋇、碳酸鋇、棕剛玉和石油焦復(fù)配而成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述固化劑為六次甲基四胺與對(duì)甲苯磺酰氯的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述固化促進(jìn)劑為甲苯-2，4-二(N，N' - 二甲氨基丙脲)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述抗氧化劑為N，N’ -雙-(3- (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺與三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯按照質(zhì)量比5: f 3:1復(fù)配而成。
9.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑與鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑的混合物。
10.如權(quán)利要求1所述的一種高性能環(huán)保型汽車剎車片的制備方法，其特征在于:具體工藝步驟如下: 1)混雜纖維的表面活化處理:將混雜纖維置于等離子體反應(yīng)腔體中，先向其中通入高純氬氣5?15min，然后通入純氧氣5?lOmin，在功率80?120W下放電處理3?7min，得到等離子體活化纖維，并將得到的等離子體活化纖維置于馬來酸酐二甲苯溶劑中進(jìn)行超聲處理，最后在150°C?180°C的條件下進(jìn)行接枝馬來酸酐，得到表面活化的混雜纖維； 2)改性石墨烯的制備:先將氧化石墨放置于DMF溶劑中，通入氮?dú)?，持續(xù)攪拌5min，力口入甲苯-2，4- 二異氰酸酯混合攪拌12h，添加一定量的二氯甲烷進(jìn)行過濾，最后將得到的氧化石墨烯使用氫氟酸進(jìn)行還原得到改性石墨烯； 3)將上述步驟1)與2)中所得的混雜纖維與改性石墨烯和改性酚醛樹脂的組合物、摩擦調(diào)節(jié)劑、填料放置于攪拌釜中攪拌10?30min，攪拌速度為1000?3000rpm，待混合均勻后加入固化劑、固化促進(jìn)劑、抗氧劑以及偶聯(lián)劑，繼續(xù)機(jī)械攪拌10?20min，并在160°C?180°C和20?30MPa的條件下進(jìn)行熱壓制成型，最后利用干磨設(shè)備進(jìn)行加工即可得到高性能環(huán)保型汽車剎車片。
【文檔編號(hào)】F16D69/02GK104405807SQ201410661300
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】成文俊, 蔡銅祥, 賈榮 申請(qǐng)人:江蘇悅達(dá)新材料科技有限公司