一种摩擦材料及其制备方法与流程

1.本发明属于汽车用摩擦材料领域，具体涉及一种摩擦材料及其制备方法。


背景技术：

2.中国是汽车产销大国，汽车上最重要的的安全系统就是制动系统，刹车片是整个制动系统中起直接作用的部件，其直接影响整个制动系统的可靠性。刹车片主要包括钢背和粘贴于钢背上的摩擦材料，刹车片的性能主要取决于摩擦材料的配方及加工工艺。摩擦材料的加工主要有冷成型和热压成型两种工艺，其中热压成型工艺主要包括配料、混料、热压成型、热处理、机械加工等步骤，配料的主要原材料包括粘结剂、增强材料、填料等。粘结剂主要为酚醛树脂，普通酚醛树脂耐热性较低，而一些重型车辆或山区路况刹车易产生较高温度，故需对酚醛树脂改性以提高其耐热性，常用的改性方法有硼改性、钼改性、磷改性等。增强材料原来多用石棉，但由于石棉对环境存在影响，因此寻找替代材料，开发无石棉刹车片是重要的发展方向。填料多取自矿石等不可再生资源，矿石资源逐年减少，其市场价格不断上升，成本增加，企业难以承受。磷石膏是磷肥工业中生产磷酸时产生的废渣，每生产1吨磷酸会排放大约5吨磷石膏，据不完全统计，我国磷石膏年排放量超过5500万吨，累计堆存量逾2.5亿吨。磷石膏的大量堆存，不仅侵占了土地资源，而且由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。磷石膏成为制约磷化工产业健康发展的重要因素，对磷石膏进行综合利用迫在眉睫。科研人员围绕磷石膏的无害化处理与资源化利用做了大量工作，如：用作水泥缓凝剂或与硫酸联产水泥；生产石膏建材制品；生产硫酸铵、硫酸钾等化工原料；用作碱性土壤改良剂等。虽然已经有了一些较成熟的技术，但由于成本等问题，经济社会效益不高，磷石膏的实际利用率仍然很低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种摩擦材料及其制备方法。以具有优异耐热性的多组分改性酚醛树脂为粘结剂，以无石棉复合纤维为增强材料，以磷石膏替代部分填料，减少了摩擦材料中矿石的使用量，降低了生产成本，同时拓展了磷石膏的应用空间，具有明显的经济与环境效益。
4.本发明摩擦材料包括以下重量份数的组分：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏10
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20份、填料39
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49份，制备方法为：按配比称取原料，间歇搅拌10分钟，然后转入模具，在温度165度、压力20mpa条件下，热压20分钟，最后在170度温度下保温8小时。
5.所述树脂为多组分改性酚醛树脂，是发明人的鉴定成果，由硼酸、腰果壳油、三聚氰胺三组分复合改性酚醛树脂制成，硼酸提高了树脂的耐热温度，可耐350度以上高温，腰果壳油、三聚氰胺降低了树脂的生产成本；增强纤维为无石棉复合纤维，由芳纶纤维、钢纤维、玻璃纤维、硅灰棉按重量比1:1:3:5复配而成；
磷石膏直接取自堆场，烘干除去自由水，过200目筛制成；填料由以下重量份数的组分构成：轮胎粉5份、石墨8份、焦炭粉6.4份、硫酸钡0
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10份、摩擦粉4份、氧化铝3份、铁矿粉3份、蛭石2份、氧化锌3份、铝矾土4份、硬脂酸锌0.6份。
6.本发明中多组分改性酚醛树脂为在酚醛树脂的制备过程中加入硼酸、腰果壳油、三聚氰胺等改性剂制成，调节硼酸的用量可提高树脂的耐热温度，热分解温度350度以上，腰果壳油、三聚氰胺的加入改善树脂韧性的同时降低了生产成本。无石棉复合纤维由硅灰棉、玻璃纤维等构成，避免了石棉的使用，增强效果与石棉相当。磷石膏经简单处理后，直接用于摩擦材料的制备，既消耗了部分磷石膏，减轻磷石膏的环境污染，同时也降低了摩擦材料的生产成本。而磷石膏的密度0.733
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0.88g/cm3远低于主要替代对象硫酸钡的密度4.25
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4.5g/cm3，一定程度上降低了刹车片的重量。磷石膏具有一定的增摩效果，可以降低摩擦材料中增摩组分的用量。
7.本发明摩擦材料制备而成的刹车片，按gb5763
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2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，摩擦系数平稳，磨损率较低，符合国家标准要求。
具体实施方式
8.实施例1：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏10份、填料49份（摩擦粉4份、轮胎粉5份、石墨8份、硫酸钡10份、焦炭粉6.4份、氧化铝3份、氧化锌3份、铁矿粉3份、铝矾土4份、蛭石2份、硬脂酸锌0.6份），将上述材料压制成刹车片，按gb5763
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2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，结果如表1所示。
9.表1：从表1的数据可以看出，本发明实施例1得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.30
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0.42，降温阶段摩擦系数在0.33
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0.45，磨损率较小，完全达到国家标准。
10.实施例2：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏20份、填料39份（摩擦粉4份、轮胎粉5份、石墨8份、硫酸钡0份、焦炭粉6.4份、氧化铝3份、氧化锌3份、铁矿粉3份、铝矾土4份、蛭石2份、硬脂酸锌0.6份），将上述材料压制成刹车片，按gb5763
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2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，结果如表1所示。
11.表2：从表2的数据可以看出，本发明实施例2得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在
0.33
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0.42，降温阶段摩擦系数在0.38
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0.41，磨损率小，达到国家标准。
12.实施例3：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏15份、填料44份（摩擦粉4份、轮胎粉5份、石墨8份、硫酸钡5份、焦炭粉6.4份、氧化铝3份、氧化锌3份、铁矿粉3份、铝矾土4份、蛭石2份、硬脂酸锌0.6份），将上述材料压制成刹车片，按gb5763
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2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，结果如表3所示。
13.表3：从表3的数据可以看出，本发明实施例3得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.32
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0.41，降温阶段摩擦系数在0.37
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0.42，磨损率小，符合国家标准。


技术特征：
1.一种摩擦材料及其制备方法，其特征在于：包括以下重量份数的组分：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏10
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20份、填料39
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49份，制备方法为：按配比称取原料，间歇搅拌10分钟，然后转入模具，在温度165度、压力20mpa条件下，热压20分钟，最后在170度温度下保温8小时。2.根据权利要求1所述的一种摩擦材料及其制备方法，其特征在于：所述树脂为多组分改性酚醛树脂。3.根据权利要求1所述的一种摩擦材料及其制备方法，其特征在于：所述增强纤维为无石棉复合纤维，由芳纶纤维、钢纤维、玻璃纤维、硅灰棉按重量比1:1:3:5复配而成。4.根据权利要求1所述的一种摩擦材料及其制备方法，其特征在于：所述磷石膏直接取自堆场，烘干除去自由水，过200目筛制成。5.根据权利要求1所述的一种摩擦材料及其制备方法，其特征在于：所述填料由以下重量份数的组分构成：轮胎粉5份、石墨8份、焦炭粉6.4份、硫酸钡0
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10份、摩擦粉4份、氧化铝3份、铁矿粉3份、蛭石2份、氧化锌3份、铝矾土4份、硬脂酸锌0.6份。

技术总结
本发明提供一种摩擦材料及其制备方法，包括以下重量份数的组分：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏10


技术研发人员：侯秋飞 车红侠 胡若飞
受保护的技术使用者：湖北文理学院
技术研发日：2021.04.08
技术公布日：2021/10/18