專利名稱：一種混雜纖維摩擦材料及其制備的制作方法
技術領域：
本發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裝置、摩擦傳動裝置中多纖維混雜摩擦材料及其制備。
背景技術：
制動摩擦材料是汽車制動器、離合器和摩擦傳動裝置中的關鍵材料，其性能直接關系著汽車運行的可靠性和穩定性。汽車工業的高速發展，以及安全、舒適和環保性能的要求進一步提高，對高性能制動材料的研制開發提出新的迫切要求。制動摩擦材料一方面要求要有高且穩定的制動力，即要求在廣泛的溫度范圍內(-40~600℃)及速度、壓力與環境改變的情況下摩擦系數保持穩定；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穩定性；還應有良好的導熱性、小振動、無噪聲、對環境無污染和一定的高溫機械強度。傳統的石棉制動材料，由于石棉耐高溫，強韌性較好，且來源豐富，價格低廉，成為當今制動材料中的重要組成部分。但石棉制動材料的熱衰退性以及石棉毒害性而被許多國家嚴格限制生產和使用。早期簡單使用鋼纖維代替石棉的第一代半金屬制動片，因金屬的易銹蝕、高發熱以及造價高、摩擦噪音等缺點，并未能完全取代石棉式制動材料。目前出現的許多混雜纖維增強制動摩擦材料，因其性能調控余地大、工藝簡單、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。現在國產產品主要是石棉式制動片，市面上比較暢銷的國外產品主要有日本和德國產品牌產品，性能比石棉式剎車制動片優良，但這些混雜纖維摩擦材料價格較貴，且摩擦系數也不夠穩定，如何尋找適宜的廉價天然礦物原料作為添加劑和填料，進一步降低成本，改善性能，成為混雜纖維制動摩擦材料的進一步推廣應用的關鍵因素。
本發明的目的是提供一種在不同溫度下摩擦系數穩定、磨損率小、制動效果好、成本低的混雜纖維摩擦材料及其制備方法。
發明內容
為了達到上述目的，本發明利用價格極為低廉的葉蠟石[分子式為Al4[Si8O20](OH)4]作為混雜纖維制動摩擦材料的填料，該材料的主要組份由葉蠟石粉、硅酸鋁纖維、鋼纖維、樹脂、銅粉、石墨粉、氧化鋁、硬脂酸鋅組成，各主要組分的配比為葉蠟石粉10-20份、硅酸鋁纖維15-22份、鋼纖維25-35份、樹脂20-30份、銅粉5-12份、石墨粉3-5份、氧化鋁5-10份、硬脂酸鋅1-2份。其中本發明所述材料的優選組份配比可以為1.葉臘石粉15份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉8份、石墨粉5份、氧化鋁10份、硬脂酸鋅1份。
2.葉臘石粉10份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉12份、石墨粉5份、氧化鋁6份、硬脂酸鋅1份。
本發明所述的葉蠟石填料混雜纖維摩擦材料生產方法如下1.纖維預處理。將硅酸鋁纖維、鋼纖維放置在烘箱內在120℃溫度下烘干1小時，樹脂放置烘箱內在80℃溫度下烘干0.5小時。
2.混合攪拌。采用高速旋轉不小于1000rpm，內裝有葉片和橫筋的攪拌機，在纖維預處理后將原料按配比稱量并在攪拌機內混合攪拌約4分鐘，均勻攪拌后的混合材料外觀呈一個個羊絨狀的小團，在每個小團內，由硅酸鋁纖維包裹纏繞著鋼纖維，填料和樹脂粉末分布其中。
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，熱壓保溫時間10-15分鐘，也可以根據制品的厚度按0.5-1min/mm確定。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內升溫到120℃，并保溫半小時，然后15分鐘以內升溫到170℃，保溫2-3小時，并保持烘箱通風，然后隨爐降溫冷卻。
由于葉蠟石具有良好的潤滑性和摩擦系數的穩定性，采用了廉價的葉蠟石作為填料，使得所述的摩擦材料按其組份配比以及制備方法制得后，能降低成本，改善摩擦性能，降低磨損率。
具體實施例方式
下面通過實施例和比較對本發明作進一步的說明，但本發明并不僅限于這些例子。
實施例一 取如下成分配比并根據上述工藝步驟制作摩擦材料硅酸鋁纖維21份；鋼纖維32份；葉蠟石粉15份；樹脂28份；銅粉8份；石墨粉5份；氧化鋁10份；硬脂酸鋅1份。
實施例二 取如下成分配比并根據上述工藝步驟制作摩擦材料硅酸鋁纖維21份；鋼纖維32份；葉蠟石粉10份；樹脂28份；銅粉12份；石墨粉5份；氧化鋁6份；硬脂酸鋅1份。
比較例 樣品取實施例一的樣品為試樣一，實例二的樣品為試樣二，另取國產華達制動材料有限公司生產的金杯海獅6480用制動片為試樣三，德國Continental Teves AG&Co.OHG生產的ATE126FF桑塔納用無石棉制動片為試樣四；日本トョタ自動車株式會社生產TOYOTA用制動片為試樣五，分別在100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃等不同摩擦表面溫度下進行摩擦系數和磨損率性能測定試驗，五種樣品測試結果以及盤式制動器用襯片國家標準許用值分列對比如下試驗磨損率的結果對比 試驗摩擦系數的結果對比
盤式制動器用襯片國家標準(GB5763-1998)
經實驗測得該材料樣品在溫度100℃…350℃之間，其摩擦系數在0.35的小范圍內波動，穩定性超過市面上國內外品牌產品，具有很好的摩擦穩定性，據經驗認為摩擦系數在0.36±0.04范圍內制動效果較好。磨損率遠低于國內產品，接近于國際品牌產品，綜合性價比有較強的優勢。
此外，本發明并不局限于上述的組配與制備方法，同樣適用于其他的組配與制備方法，只要利用葉蠟石作為混雜纖維摩擦材料的組分來組配和制備，均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種葉蠟石填料混雜纖維摩擦材料，主要組份由葉蠟石粉、硅酸鋁纖維、鋼纖維、樹脂、銅粉、石墨粉、氧化鋁、硬脂酸鋅組成，其特征在于，該材料用葉石蠟粉作為填料，各主要組分的配比為葉蠟石粉10-20份、硅酸鋁纖維15-22份、鋼纖維25-35份、樹脂20-30份、銅粉5-12份、石墨粉3-5份、氧化鋁5-10份、硬脂酸鋅1-2份。
2.權力要求1所述的葉蠟石填料混雜纖維摩擦材料生產方法，其特征在于(1)纖維預處理。將硅酸鋁纖維、鋼纖維放置在烘箱內在120℃溫度下烘干1小時，樹脂放置烘箱內在80℃溫度下烘干0.5小時。(2)混合攪拌。纖維預處理后，將原料按配比稱量后，在攪拌機內混合，使攪拌后的混合材料外觀呈一個個羊絨狀的小團，在每個小團內，由硅酸鋁纖維包裹纏繞著鋼纖維，填料和樹脂粉未分布其中。(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內升溫到120℃，并保溫半小時，然后15分鐘以內升溫到170℃，保溫2-3小時，并保持烘箱通風，然后隨爐降溫冷卻。
3.根據權力要求1所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料，其特征在于所述材料的主要組份配比為葉蠟石粉15份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉8份、石墨粉5份、氧化鋁10份、硬脂酸鋅1份。
4.根據權力要求1所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料，其特征在于所述材料的主要組份配比為葉蠟石粉10份、硅酸鋁纖維21份、鋼纖維32份、樹脂28份、銅粉12份、石墨粉5份、氧化鋁6份、硬脂酸鋅1份。
5.根據權力要求2所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料生產方法，其特征在于將原料按配比稱量后在攪拌機內混合攪拌約4分鐘。
6.根據權力要求2所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料生產方法，其特征在于采用高速旋轉不小于1000rpm，內裝有葉片和橫筋的攪拌機。
7.根據權力要求2所述的葉蠟石填料混合纖維摩擦材料生產方法，其特征在于所述的熱壓保溫時間可根據制品的厚度按0.5-1min/mm確定。
全文摘要
本發明公開了一種利用價格極為低廉的葉蠟石作為填料的混雜纖維制動摩擦材料，該材料的主要組份由葉蠟石粉、硅酸鋁纖維、鋼纖維、樹脂、銅粉、石墨粉、氧化鋁、硬脂酸鋅組成，經過各組份配比、纖維預處理、混合攪拌、熱壓成型、熱處理等制備工藝制得。通過試驗測得該混雜纖維制動摩擦材料在不同溫度下摩擦系數穩定、磨損率小、制動效果好、成本低。產品的性價比優于市面上的國內外品牌同類產品。
文檔編號C08J5/14GK1487005SQ0313218
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月4日 優先權日2003年7月4日
發明者高誠輝, 林有希, 林謝昭, 黃健萌, 何志凌 申請人:福州大學