專利名稱：一種無石棉復合纖維及其制備方法
一種無石棉復合纖維及其制備方法技術領域：
本發明涉及一種用于摩擦材料的復合纖維及其制備方法，具體地說是一種無石棉復合纖維及其制備方法。屬于化學復合材料制造技術領域。二、背景技術
摩擦材料主要由樹脂、纖維材料和摩擦密封性能調節劑三部分組成。它是技術含量較高的一類復合材料制品，作為一種汽車零部件起著制動安全、節能、環保的重要作用。此外，在石油、化工、航天、軍工等行業對摩擦材料的市場需求量也很大。隨著汽車工業技術的不斷發展，汽車制動對摩擦材料的要求也越來越高，除了最主要的安全性能外，還要求在綠色環保、消除噪音、舒適度、熱穩定性等方面具有優異的性能。傳統摩擦材料中的石棉天然纖維材料具有一系列優良的性能和價格低廉的優點，過去一直作為摩擦材料中主要纖維的原材料，并在生產實踐中得到了廣泛的應用。但是，目前已證明石棉纖維對人體具有致癌危險、對環境造成污染等問題，世界上除了非洲、中亞、東南亞等地區的一些國家外，其他國家和地區都已經明確要求使用無石棉摩擦材料。我國在1999年頒布執行的《汽車制動系統結構、性能和試驗方法》(GB12676-1999)標準中規定制動襯片中不得含有石棉，無石棉化的進程逐漸加快。目前，國內外相關的單位都相繼研發出了一些用于制作摩擦材料的無石棉纖維材料，如芳綸纖維、碳纖維、聚丙烯腈纖維、礦物纖維等等。這些纖維材料的結構、形態和性能各不相同。大量的研究和實驗表明，沒有任何一種纖維材料可以單獨取代石棉纖維用于摩擦材料。
目前國外的無石棉礦物纖維產品質量穩定，在使用中無需經常因礦物纖維原料質量的變化而改變配方。纖維的渣球含量平均值3%，最大值5%;纖維直徑< 6 μ m，纖維強度好，且針對不同產品及原礦性質，采用多種不同的表面處理劑，這樣可以使其與摩擦材料中有機粘結劑更好的融合，產品質量更好，性能穩定可靠。盡管礦物纖維的價格較高，但依然占據著國內大部分高端市場，產品供不應求。而國內現有的產品由于未經前期處理、提純、改性等工藝，造成渣球含量高(5% 7% )、纖維直徑大(8 μ m以上)、纖維強度低，分散性差，與摩擦材料的有機粘結劑融合不好，易團聚，最終造成摩擦材料制品的工藝性和產品質量較差，性能不夠理想。三、發明內容·
本發明的目的是針對現有摩擦材料中無石棉纖維材料渣球含量高、與其它有機粘結劑融合不好、易團聚，最終造成摩擦材料成品率低、性能差的情況，提供一種渣球含量低 1% )、纖維直徑小(< 6 μ m)的無石棉復合纖維摩擦材料及其制備方法，從而提供一種新的技術方案。
為達到上述目的，本發明可通過以下技術方案來實現:
一種無石棉復合纖維，其特征是由下列原料按照重量百分比制成的材料:
纖維材料62% 80%
粉體材料 17 % 34 %改性劑3% 6%其中，所述纖維材料是合成纖維、礦棉纖維、短切玻璃纖維、巖棉纖維、陶瓷纖維中的一種或一種以上的混合物，兩種纖維材料按6: 4比例混合、三種纖維材料按4: 3: 3比例混合、四種纖維材料按4:3:2:1比例混合、五種纖維材料4: 3:1:1:1 t匕例混合；所述粉體材料是硅酸鹽材料，選自滑石粉、膨潤土、蛭石、云母粉、高嶺土粉、碳酸鈣粉、凹凸棒粉中的一種或一種以上的混合物，兩種娃酸鹽材料按1:1比例混合、三種娃酸鹽材料按4: 3: 3比例混合、四種硅酸鹽材料按4: 3: 2: I比例混合、五種硅酸鹽材料按4:3:1:1:1比例混合、六種硅酸鹽材料按4:2:1:1:1:1比例混合、七種硅酸鹽材料按3:2:1:1:1:1:1比例混合，粉體材料的粒度都在100目通過率100% ;所述改性劑是高分子樹脂中的一種或一種以上的混合物，高分子樹脂是指液體酚醛樹脂和液體腰果油樹脂，如用兩種樹脂按1:1比例混合。一種無石棉復合纖維的制備方法，其特征是由下述方法和步驟制備而成:原料重量份取:纖維材料 62% 80%粉體材料 17% 34%改性劑3% 6%方法和步驟是: (一 )纖維材料的預處理:所述纖維材料中的合成纖維、礦棉纖維、短切玻璃纖維、巖棉纖維、陶瓷纖維中的一種或一種以上纖維材料按其給出的比例混合后進行預處理，預處理首先是對經950°C 120(TC高溫處理的非天然纖維材料進行篩選，然后將纖維材料短切成長度Imm 5mm的短纖維，用開松機將纖維材料開松成蓬松狀；( 二)粉體材料預處理:所述粉體材料是硅酸鹽材料滑石粉、膨潤土、蛭石、云母粉、高嶺土粉、碳酸鈣粉、凹凸棒粉中的一種或一種以上硅酸鹽材料按其給出的比例進行預處理，預處理過程是通過研磨將粉體材料的粒度控制在100目通過率100%，部分微米級粉體材料經研磨到微米細度；(三)表面活化改性劑處理:高分子樹脂是指液體酚醛樹脂和液體腰果油樹脂，如用兩種樹脂按其給出的比例先進行機械混合，然后用高分子樹脂材料對粉體材料表面進行改性處理；(四)復合纖維制備:首先將步驟(三)的表面活化改性劑與步驟(二)中的粉體材料混合；該混合物再與步驟(一)中短切纖維材料按組方充分混勻，從而使所有的纖維材料和粉體材料的表面得到改性處理，從而改善了纖維表面吸附能力，提高了纖維的綜合性能。本發明相比現有技術具有如下優點:該復合纖維材料制備工藝可靠，成本較低，纖維渣球含量低，具有強度高、熱穩定性好、與其它摩擦原料有良好的相容性，制備的摩擦材料的綜合性能好等優點。而且該復合纖維材料無毒、無污染，是一種環保型的新型無石棉纖維材料。
四具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細描述:
各原料重量為:
1.纖維材料:200kg
巖棉纖維80kg ;礦棉纖維60kg ;合成纖維60kg。
2.粉體材料:80kg
滑石粉32kg ;膨潤土 24kg ;蛭石粉16kg ;高嶺土粉8kg。
3.改性材料:10kg
高分子樹脂IOkg(溶液濃度≤50% )0
制備方法和步驟是:
將80kg巖棉纖維、60kg礦棉纖維、60kg合成纖維混合，并由開松機將纖維開松成蓬松狀；接著將粒度在100目通過率100%混合的32kg滑石粉、24kg膨潤土、16kg蛭石粉、8kg高嶺土粉用IOkg高分子樹脂表面活化處理；最后將蓬松狀的短纖維和經活化處理的粉體材料再通過粉碎活化處理后即為本發明的無石棉復合纖維材料。
本發明所生產的復合纖維材料，經國家非金屬礦制品質量監督檢驗中心檢測結果為:水分為0.36%、燒失量為4.40%、渣球含量為￠0目，濕法)0.18%、石棉物質定性分析為不含石棉。產品經湖北棗陽興亞摩擦材料有限公司、湖北棗陽華聯摩擦材料有限公司等單位使用均達到用戶要求。
本發明所生產的產品歷經多年的不斷開發，關鍵性原材料組成較現有技術有顯著的特點，產品已經投入企業進行生產試用，實驗證明產品性能指標為:纖維長度0.5 3.5mm,纖維直徑≤6 μ m,渣球含量≤I %，水分含量≤I %，燒失量≤5 %，表觀密度0.4g/mL，組分中不含石棉。本產品通過國際國內查新其技術路線和技術水平均不同于本發明的技術內容。該產品開發投入市場后，整體產品水平和各項技術指標達到或超過國外同類產品指標。
本發明產品與國內外同類產品的比較為:
權利要求
1.一種無石棉復合纖維，其特征是由下列原料按照重量百分比制成的材料: 纖維材料 62% 80% 粉體材料 17% 34% 改性劑3% 6% 其中，所述纖維材料是合成纖維、礦棉纖維、短切玻璃纖維、巖棉纖維、陶瓷纖維中的一種或一種以上的混合物，兩種纖維材料按6: 4比例混合、三種纖維材料按4: 3: 3比例混合、四種纖維材料按4:3:2:1比例混合、五種纖維材料4:3:1:1:1比例混合；所述粉體材料是硅酸鹽材料，選自滑石粉、膨潤土、蛭石、云母粉、高嶺土粉、碳酸鈣粉、凹凸棒粉中的一種或一種以上的混合物，兩種娃酸鹽材料按1:1比例混合、三種娃酸鹽材料按4: 3: 3比例混合、四種硅酸鹽材料按4: 3: 2: I比例混合、五種硅酸鹽材料按4:3:1:1:1比例混合、六種硅酸鹽材料按4:2:1:1:1:1比例混合、七種硅酸鹽材料按3:2:1:1:1:1:1比例混合，粉體材料的粒度都在100目通過率100% ;所述改性劑是高分子樹脂中的一種或一種以上的混合物，高分子樹脂是指液體酚醛樹脂和液體腰果油樹脂，如用兩種樹脂按1:1比例混合。
2.如權利要求1所述的一種無石棉復合纖維的制備方法，其特征是由下述方法和步驟制備而成: 原料重量份取: 纖維材料 62% 80% 粉體材料 17% 34% 改性劑3% 6% 方法和步驟是: (一)纖維材料的預處理:所述纖維材料中的合成纖維、礦棉纖維、短切玻璃纖維、巖棉纖維、陶瓷纖維中的一種或一種以上纖維材料按其給出的比例混合后進行預處理，預處理首先是對經950°C 120(TC高溫處理的非天然纖維材料進行篩選，然后將纖維材料短切成長度Imm 5mm的短纖維,用開松機將纖維材料開松成蓬松狀； (二)粉體材料預處理:所述粉體材料是硅酸鹽材料滑石粉、膨潤土、蛭石、云母粉、高嶺土粉、碳酸鈣粉、凹凸棒粉中的一種或一種以上硅酸鹽材料按其給出的比例進行預處理，預處理過程是通過研磨將粉體材料的粒度控制在100目通過率100%，部分微米級粉體材料經研磨到微米細度； (三)表面活化改性劑處理:高分子樹脂是指液體酚醛樹脂和液體腰果油樹脂，如用兩種樹脂按其給出的比例先進行機械混合，然后用高分子樹脂材料對粉體材料表面進行改性處理； (四)復合纖維制備:首先將步驟(三)的表面活化改性劑與步驟(二)中的粉體材料混合；該混合物再與步驟(一)中短切纖維材料按組方充分混勻，從而使所有的纖維材料和粉體材料的表面得到改性處理，從而改善了纖維表面吸附能力，提高了纖維的綜合性能。
全文摘要
本發明公開了一種無石棉復合纖維及其制備方法，屬于化工材料制造技術領域。其主要技術特點是該材料各原料組成及重量百分比為纖維材料62％～80％、粉體材料17％～34％、改性劑3％～6％。其中纖維材料為經過高溫處理后的非天然纖維材料，粉體材料選自硅酸鹽材料中滑石粉、膨潤土、蛭石、云母粉等，其粒度在100目通過率100％，改性劑為高分子樹脂或它們的組合。本發明的復合纖維材料制作工藝簡單、成本較低，不僅具有渣球含量低、纖維直徑小、纖維強度高等良好的綜合性能，而且所用的纖維不含有石棉和類石棉纖維，無毒，對人體和環境沒有危害。因此，無論生產和使用都可確保安全可靠，是一種環保的新型復合纖維材料。
文檔編號C09K3/14GK103194172SQ20131011336
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者石志剛, 王新江, 陳克文, 焦紅斌, 王繼生 申請人:咸陽非金屬礦研究設計院有限公司