專利名稱：一種彈性紙基摩擦材料及其生產方法
技術領域：
本發明屬于材料化工技術領域，具體涉及一種彈性紙基摩擦材料及其生產方法。
背景技術：
國內現有摩托車離合器片中所使用的材料大多數采用橡膠軟木制品，其雖有較高的傳遞扭矩，但耐溫性能較差，當離合器承受重載或越野爬坡時，摩擦產生熱量，橡膠片不能承受高溫而燒片。紙基摩擦材料熱穩定性好，磨損率低，但動靜摩擦系數比較低。中國專利CN102061145公開了橡膠-樹脂共混型紙基摩擦材料,通過橡膠與硬質填料來增加摩擦系數，但是會對離合器鋁質對偶材料造成明顯損傷。雖有較高的摩擦系數，因材料選用硬質填料，比如氧化鋁、硫酸鋇，容易損傷對偶材料，影響離合器的長久使用。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供一種彈性紙基摩擦材料及其生產方法的技術方案。所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于含有下述重量百分比的原料: 纖維素纖維20 30%、芳綸漿柏5 15%、碳纖維10 20%、丁腈橡膠粉3 10%、丁腈橡膠合成顆粒3 10%、固含量40%計的羧基丁腈膠乳3 10%、娃藻土 3 10%、碳酸I丐晶須5 10%、改性酚醛樹脂25 35%和橡膠硫化劑0.3 3%。所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于含有下述重量百分比的原料:
纖維素纖維22 26%、芳綸漿柏7 13%、碳纖維10 15%、丁腈橡膠粉5 8%、丁腈橡膠合成顆粒5 8%、固含量40%計的羧基丁腈膠乳5 8%、娃藻土 5 8%、碳酸I丐晶須5 8%、改性酚醛樹脂27 33%和橡膠硫化劑0.5 2.5%。所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于所述的改性酚醛樹脂為硼改性酚醛樹脂或三聚氰胺改性酚醛樹脂，所述的橡膠硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物。所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于所述的丁腈橡膠合成顆粒通過以下步驟制得:
O按以下重量百分比的進行配料:丁腈橡膠40 50%、硫化劑2 5%、填充劑45
55% ；
2)原材料投至開煉機中開煉10 20分鐘，并薄通5 8次；
3)得到的膠料切成條狀膠皮，放入烘箱硫化，溫度150°C，恒溫時間30 50分鐘，冷卻后用粉碎機進行粗碎，然后細碎得到粒徑為80 200目丁腈橡膠合成顆粒。所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于所述的硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物，所述的填充劑為二氧化硅、重晶石粉、碳黑、長石粉和煅燒石油焦炭中的一種或一種以上混合物。
所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于包括以下工藝步驟:
1)將所述重量百分比的纖維素纖維、芳綸漿柏和碳纖維投入至打漿機中進行打漿處理，所述的纖維素纖維、芳綸漿柏和碳纖維總量與水的重量比為1:35 45，打漿叩解度為23 28度；
2)在步驟I)得到的混合纖維料中依次加入所述重量百分比的丁腈橡膠粉、丁腈橡膠合成顆粒、硅藻土和碳酸鈣晶須，混合均勻；
3)將步驟2)得到混合物料加入至50 100倍水稀釋的羧基丁腈膠乳中，進行混合，再加入所述重量百分比的橡膠硫化劑；
4)上述漿料混合均勻后，進行抄紙作業；
5)將步驟4)得到的紙張烘干；
6)用乙醇或丙酮稀釋所述重量百分比的改性酚醛樹脂，乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為1 3:1，將步驟5)得到的紙張放入改性酚醛樹脂液中浸泡3 8分鐘，再進行溶劑揮發，然后進入蒸汽烘道干燥，最后通過150 170°C的熱輥預固化1.5 3分鐘，得到彈性紙基摩擦材料。
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所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟I)中纖維素纖維、芳綸漿柏和碳纖維總量與水的重量比為1:38 42。所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟3)中混合物料加入至60 80倍水稀釋的羧基丁腈膠乳中。所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟6)中乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為I 2:1。所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟6)中通過155 165°C的熱輥預固化2 2.5分鐘。本發明采用了先進纖維品種芳綸漿柏和碳纖維，由于芳綸漿柏的比表面積極大，粗糙的表面改善了對填料的吸附能力，極大的增加了材料的強度，有效加入碳纖維，保證材料在高溫狀態下的穩定性。本發明采用了不同形態的橡膠原料丁腈橡膠粉、丁腈橡膠合成顆粒和羧基丁腈膠乳，采用不同形態的橡膠組元，可以有效的增加不同壓力與速度的工況條件下，與界面摩擦的接合穩定性，利用材料的不同硬度質點，增加了靜力矩。本發明采用了納米材料碳酸鈣晶須，碳酸鈣晶須為針狀單晶體形狀，在材料表面覆蓋效果較好，有較好的的耐溫、耐磨性能，且硬度低，摩擦系數高，提高了材料的穩定性。本發明采用了硼改性酚醛樹脂或三聚氰胺改性酚醛樹脂增加了材料基體的強度與柔軟性，又改善了材料高溫的穩定性與恢復性。本發明中涉及的各種原料均為現有產品，均可在市場上購得。通過本發明的生產方法加工得到的彈性紙基摩擦材料具有以下有益效果:該彈性紙基摩擦材料在保持原有橡膠片的高彈性的同時，方便工藝加工，最小彎曲曲率半徑達到2.5 3cm，具有較高的動靜摩擦系數，又具有紙基材料的高溫穩定性。按照GB/T13826-2008技術標準測試，動摩擦系數0.16 0.19，靜摩擦系數0.19 0.22，磨損率≤8 X 10_8 cm3/J當表面溫度達到280°C，結構完整，性能仍能保持常溫狀態下的85%以上。具體實施方式
以下結合實施例來進一步說明本發明。
實施例1 1)將25kg纖維素纖維、IOkg芳纟侖衆柏、IOkg碳纖維和水1800kg投入至打衆機中進行打漿處理，打漿叩解度為26度； 2)在步驟I)得到的混合纖維料中依次加入5kg丁腈橡膠粉、5kg 丁腈橡膠合成顆粒、3kg娃藻土和5kg碳酸I丐晶須,混合均勻； 3)取羧基丁腈膠乳(以固含量40%計)7.5kg用50倍重量的水稀釋，然后將步驟2)得到混合物料加入其中，進行混合，再加入2kg橡膠硫化劑(橡膠硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物)； 4)上述漿料混合均勻后，進行抄紙作業； 5)將步驟4)得到的紙張烘干； 6)用乙醇或丙酮稀釋32kg改性酚醛樹脂，乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為1:2，將步驟5)得到的紙張放入改性酚醛樹脂液中浸泡6分鐘，再進行溶劑揮發，然后進入蒸汽烘道干燥，最后通過160°C的熱輥預固化2分鐘，得到彈性紙基摩擦材料。
本實施例中丁腈橡膠合成顆粒通過以下方法制得: 1)按以下重量百分比的進行配料:丁腈橡膠40kg、硫化劑5kg、填充劑55kg;其中硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物，所述的填充劑為二氧化硅、重晶石粉、碳黑、長石粉和煅燒石油焦炭中的一種或一種以上混合物； 2)原材料投至開煉機中開煉15分鐘，并薄通6次； 3)得到的膠料切成條狀膠皮，放入烘箱硫化，溫度150°C，恒溫時間40分鐘，冷卻后用粉碎機進行粗碎，然后細碎得到粒徑為80 200目丁腈橡膠合成顆粒。
采用MM1000-1I型摩擦性能試驗機，按照GB/T13826-2008技術標準測試，動摩擦系數0.16 0.18，靜摩擦系數0.19 0.21，磨損率彡7X10_8cm3/J，最小彎曲曲率半徑為2.5 3cm，280°C熱衰退試驗后的恢復性能高于85%。
實施例2 1)將20kg纖維素纖維、15kg芳纟侖衆柏、IOkg碳纖維和水1600kg投入至打衆機中進行打漿處理，打漿叩解度為23度； 2)在步驟I)得到的混合纖維料中依次加入3kg丁腈橡膠粉、3kg 丁腈橡膠合成顆粒、5kg娃藻土和IOkg碳酸I丐晶須,混合均勻； 3)取羧基丁腈膠乳(以固含量40%計)4kg用80倍重量的水稀釋，然后將步驟2)得到混合物料加入其中，進行混合，再加入3kg橡膠硫化劑； 4)上述漿料混合均勻后，進行抄紙作業； 5)將步驟4)得到的紙張烘干； 6)用乙醇或丙酮稀釋27kg改性酚醛樹脂，乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為1:3，將步驟5)得到的紙張放入改性酚醛樹脂液中浸泡3分鐘，再進行溶劑揮發，然后進入蒸汽烘道干燥，最后通過150°C的熱輥預固化3分鐘，得到彈性紙基摩擦材料。
本實施例中丁腈橡膠合成顆粒通過以下方法制得:1)按以下重量百分比的進行配料:丁腈橡膠45kg、硫化劑3kg、填充劑52kg;其中硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物，所述的填充劑為二氧化硅、重晶石粉、碳黑、長石粉和煅燒石油焦炭中的一種或一種以上混合物；
2)原材料投至開煉機中開煉10分鐘，并薄通5次；
3)得到的膠料切成條狀膠皮，放入烘箱硫化，溫度150°C，恒溫時間30分鐘，冷卻后用粉碎機進行粗碎，然后細碎得到粒徑為80 200目丁腈橡膠合成顆粒。采用MM1000-1I型摩擦性能試驗機，按照GB/T13826-2008技術標準測試，動摩擦系數0.16 0.18，靜摩擦系數0.19 0.20，磨損率< 6X10_8m3/J，最小彎曲曲率半徑為
2.5 3cm，280°C熱衰退試驗后的恢復性能高于85%
實施例3
1)將22kg纖維素纖維、5kg芳纟侖衆柏、15kg碳纖維和水1800kg投入至打衆機中進行打漿處理，打漿叩解度為28度；
2)在步驟I)得到的混合纖維料中依次加入4.5kg 丁腈橡膠粉、6kg 丁腈橡膠合成顆粒、4kg娃藻土和7kg碳酸I丐晶須,混合均勻； 3)取羧基丁腈膠乳(以固含量40%計)7.5kg用100倍重量的水稀釋，然后將步驟2)得到混合物料加入其中，進行混合，再加入Ikg橡膠硫化劑；
4)上述漿料混合均勻后，進行抄紙作業；
5)將步驟4)得到的紙張烘干；
6)用乙醇或丙酮稀釋28kg改性酚醛樹脂，乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為1:1，將步驟5)得到的紙張放入改性酚醛樹脂液中浸泡8分鐘，再進行溶劑揮發，然后進入蒸汽烘道干燥，最后通過170°C的熱輥預固化1.5分鐘，得到彈性紙基摩擦材料。本實施例中丁腈橡膠合成顆粒通過以下方法制得:
O按以下重量百分比的進行配料:丁腈橡膠50kg、硫化劑5kg、填充劑45kg ;其中硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物，所述的填充劑為二氧化硅、重晶石粉、碳黑、長石粉和煅燒石油焦炭中的一種或一種以上混合物；
2)原材料投至開煉機中開煉20分鐘，并薄通8次；
3)得到的膠料切成條狀膠皮，放入烘箱硫化，溫度150°C，恒溫時間50分鐘，冷卻后用粉碎機進行粗碎，然后細碎得到粒徑為80 200目丁腈橡膠合成顆粒。采用MM1000-1I型摩擦性能試驗機，按照GB/T13826-2008技術標準測試，動摩擦系數0.16 0.17，靜摩擦系數0.19 0.20，磨損率彡3X10_8 cm3/J，最小彎曲曲率半徑為2.5 3cm，280°C熱衰退試驗后的恢復性能高于85%。
實施例4
1)將30kg纖維素纖維、8kg芳纟侖衆柏、IIkg碳纖維和水1600kg投入至打衆機中進行打漿處理，打漿叩解度為25度；
2)在步驟I)得到的混合纖維料中依次加入3kg丁腈橡膠粉、4kg 丁腈橡膠合成顆粒、3kg娃藻土和4.5kg碳酸I丐晶須,混合均勻；
3)取羧基丁腈膠乳(以固含量40%計)IOkg用100倍重量的水稀釋，然后將步驟2)得到混合物料加入其中，進行混合，再加入0.5kg橡膠硫化劑；4)上述漿料混合均勻后，進行抄紙作業； 5)將步驟4)得到的紙張烘干； 6)用乙醇或丙酮稀釋26kg改性酚醛樹脂，乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為1:1，將步驟5)得到的紙張放入改性酚醛樹脂液中浸泡8分鐘，再進行溶劑揮發，然后進入蒸汽烘道干燥，最后通過170°C的熱輥預固化1.5分鐘，得到彈性紙基摩擦材料。
本實施例中丁腈橡膠合成顆粒通過以下方法制得: 1)按以下重量百分比的進行配料:丁腈橡膠48kg、硫化劑2kg、填充劑50kg;其中硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物，所述的填充劑為二氧化硅、重晶石粉、碳黑、長石粉和煅燒石油焦炭中的一種或一種以上混合物； 2)原材料投至開煉機中開煉15分鐘，并薄通8次； 3)得到的膠料切成條狀膠皮，放入烘箱硫化，溫度150°C，恒溫時間35分鐘，冷卻后用粉碎機進行粗碎，然后細碎得到粒徑為80 200目丁腈橡膠合成顆粒。
采用MM1000-1I型摩擦性能試驗機，按照GB/T13826-2008技術標準測試，動摩擦系數0.16 0.18，靜摩擦系數0.19 0.20，磨損率< 5 X 10_8m3 /J，最小彎曲曲率半徑為2.5 3cm，280°C熱衰退試驗后的恢復性能高于85%。
實施例5 1)將20kg纖維素纖維、5kg芳纟侖衆柏、11.5kg碳纖維和水1400kg投入至打衆機中進行打漿處理，打漿叩解度為26度； 2)在步驟I)得到的混合纖維料中依次加入IOkg丁腈橡膠粉、6kg 丁腈橡膠合成顆粒、4kg娃藻土和6kg碳酸I丐晶須,混合均勻； 3)取羧基丁腈膠乳(以固含量40%計)IOkg用100倍重量的水稀釋，然后將步驟2)得到混合物料加入其中，進行混合，再加入2.5kg橡膠硫化劑； 4)上述漿料混合均勻后，進行 抄紙作業； 5)將步驟4)得到的紙張烘干； 6)用乙醇或丙酮稀釋25kg改性酚醛樹脂，乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為1:2，將步驟5)得到的紙張放入改性酚醛樹脂液中浸泡8分鐘，再進行溶劑揮發，然后進入蒸汽烘道干燥，最后通過170°C的熱輥預固化1.5分鐘，得到彈性紙基摩擦材料。
本實施例中丁腈橡膠合成顆粒通過以下方法制得: 1)按以下重量百分比的進行配料:丁腈橡膠46kg、硫化劑4kg、填充劑50kg;其中硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物，所述的填充劑為二氧化硅、重晶石粉、碳黑、長石粉和煅燒石油焦炭中的一種或一種以上混合物； 2)原材料投至開煉機中開煉15分鐘，并薄通8次； 3)得到的膠料切成條狀膠皮，放入烘箱硫化，溫度150°C，恒溫時間45分鐘，冷卻后用粉碎機進行粗碎，然后細碎得到粒徑為80 200目丁腈橡膠合成顆粒。
采用MM1000-1I型摩擦性能試驗機，按照GB/T13826-2008技術標準測試，動摩擦系數0.17 0.19，靜摩擦系數0.2 0.22，磨損率彡8X 10_8m3/J,最小彎曲曲率半徑為2.5 3cm，280°C熱衰退試驗后的恢復性能高于85%。
權利要求
1.一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于含有下述重量百分比的原料: 纖維素纖維20 30%、芳綸漿柏5 15%、碳纖維10 20%、丁腈橡膠粉3 10%、丁腈橡膠合成顆粒3 10%、固含量40%計的羧基丁腈膠乳3 10%、娃藻土 3 10%、碳酸I丐晶須5 10%、改性酚醛樹脂25 35%和橡膠硫化劑0.3 3%。
2.如權利要求1所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于含有下述重量百分比的原料: 纖維素纖維22 26%、芳綸漿柏7 13%、碳纖維10 15%、丁腈橡膠粉5 8%、丁腈橡膠合成顆粒5 8%、固含量40%計的羧基丁腈膠乳5 8%、娃藻土 5 8%、碳酸I丐晶須5 8%、改性酚醛樹脂27 33%和橡膠硫化劑0.5 2.5%。
3.如權利要求1或2所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于所述的改性酚醛樹脂為硼改性酚醛樹脂或三聚氰胺改性酚醛樹脂，所述的橡膠硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物。
4.如權利要求1或2所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于所述的丁腈橡膠合成顆粒通過以下步驟制得: O按以下重量百分比的進行配料:丁腈橡膠40 50%、硫化劑2 5%、填充劑45 .55% ； 2)原材料投至開煉機中開煉10 20分鐘，并薄通5 8次； 3)得到的膠料切成條狀膠皮，放入烘箱硫化，在溫度150°C下恒溫處理30 50分鐘，冷卻后用粉碎機進行粗碎，然后細碎得到粒徑為80 200目丁腈橡膠合成顆粒。
5.如權利要求4所述的一種彈性紙基摩擦材料，其特征在于所述的硫化劑為硫磺、促進劑DM、促進劑TMTD、氧化鋅和硬脂酸中的一種或一種以上混合物，所述的填充劑為二氧化硅、重晶石粉、碳黑、長石粉和煅燒石油焦炭中的一種或一種以上混合物。
6.如權利要求1或2或3所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于包括以下工藝步驟: 1)將所述重量百分比的纖維素纖維、芳綸漿柏和碳纖維投入至打漿機中進行打漿處理，所述的纖維素纖維、芳綸漿柏和碳纖維總量與水的重量比為1:35 45，打漿叩解度為23 28度； 2)在步驟I)得到的混合纖維料中依次加入所述重量百分比的丁腈橡膠粉、丁腈橡膠合成顆粒、硅藻土和碳酸鈣晶須，混合均勻； 3)將步驟2)得到混合物料加入至50 100倍水稀釋的羧基丁腈膠乳中，進行混合，再加入所述重量百分比的橡膠硫化劑； 4)上述漿料混合均勻后，進行抄紙作業； 5)將步驟4)得到的紙張烘干； 6)用乙醇或丙酮稀釋所述重量百分比的改性酚醛樹脂，乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為I 3:1，將步驟5)得到的紙張放入改性酚醛樹脂液中浸泡3 8分鐘，再進行溶劑揮發，然后進入蒸汽烘道干燥，最后通過150 170°C的熱輥預固化1.5 3分鐘，得到彈性紙基摩擦材料。
7.如權利要求6所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟I)中纖維素纖維、芳綸漿柏和碳纖維總量與水的重量比為1:38 42。
8.如權利要求6所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟3)中混合物料加入至60 80倍水稀釋的羧基丁腈膠乳中。
9.如權利要求6所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟6)中乙醇或丙酮與改性酚醛樹脂的重量配比為I 2:1。
10.如權利要求6所述的一種彈性紙基摩擦材料的生產方法，其特征在于所述的步驟6)中通過155 165°C的熱輥預固化2 2.5分鐘。
全文摘要
一種彈性紙基摩擦材料及其生產方法，屬于材料化工技術領域。其含有下述原料纖維素纖維、芳綸漿粕、碳纖維、丁腈橡膠粉、丁腈橡膠合成顆粒、固含量40%計的羧基丁腈膠乳、硅藻土、碳酸鈣晶須、改性酚醛樹脂和橡膠硫化劑。本發明在保持原有橡膠片的高彈性的同時，方便工藝加工，最小彎曲曲率半徑達到2.5～3cm，具有較高的動靜摩擦系數，又具有紙基材料的高溫穩定性。按照GB/T13826-2008技術標準測試，動摩擦系數0.16～0.19，靜摩擦系數0.19～0.22，磨損率≤8×10-8 cm3/J當表面溫度達到280℃，結構完整，性能仍能保持常溫狀態下的85%以上。
文檔編號D21H17/68GK103225228SQ20131012908
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月15日 優先權日2013年4月15日
發明者徐意民 申請人:杭州安凱機械有限公司