CN101166777B - 摩擦材料 - Google Patents

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Abstract

本摩擦材料具有一种纤维基体材料，优选是用于流体环境的湿性摩擦材料。这些纤维具有小直径和高拉伸模量，造成柔韧的纤维，它们在高温、高压流体环境下性能良好。这些纤维具有范围从1至20微米的直径和高于70Gpa的拉伸模量。在优选的实施方案中，该小直径纤维是小直径碳纤维或小直径矿物纤维。

Description

摩擦材料
与在先申请的交叉参引
本申请要求2005年4月26日提交的序号为60/674,934和2005年10月4日提交的序号为60/723,314的临时专利申请的权益。
技术领域
本发明涉及一种具有纤维基体材料的摩擦材料。在一个优选的实施方案中，这些纤维具有小直径和高拉伸模量，导致柔韧的纤维，它们在高温、高压流体环境下性能良好。
背景技术
汽车工业正在开发具有连续打滑转矩转化器和换挡离合器体系的新的先进的连续转矩传输体系。这些新的体系通常涉及高能量要求。因此，摩擦材料技术也必须发展以满足这些先进体系的日益增长的能量要求。
特别是需要一种新的高性能、耐久的摩擦材料。该新摩擦材料必须能够经受高速，其中表面速度高达大约65m/秒。还有，该摩擦材料必须能够经受高达1500psi的高面层衬片压力(facing lining pressure)。也很重要的是该摩擦材料在有限的润滑条件下是有用的。
为了在这些先进体系内有用，该摩擦材料必须是耐久的并且具有高耐热性。该摩擦材料不仅必须在高温下保持稳定，而且必须能够快速发散在运行条件下产生的高热量。
这些新体系在接合以及脱离接合的过程中产生的高速度意味着摩擦材料在整个接合过程中必须能够保持一种相对恒定的摩擦。重要的是在速度和温度的很宽范围下该摩擦接合相对恒定，以便传动体系在从一挡到另一挡的动力转换的过程中或在制动过程中将材料的“抖动”减至最小。也很重要的是该摩擦材料具有一个希望的转矩曲线形状以便在摩擦接合过程中该摩擦材料是无杂音或无“刺耳的声音”。
为了在这些先进体系内有用，该摩擦材料必须是耐久的并且具有高耐热性。该摩擦材料不仅在高温下必须保持稳定，而且必须能够快速发散在运行条件下产生的高热量。对于换挡离合器应用的主要性能考虑是该摩擦材料的摩擦系数特性(这样该摩擦材料具有所希望的转矩和夹持能力)以及该摩擦材料的稳定性，这样该摩擦材料在使用中不会损坏。
对于所有类型的摩擦材料，为了在“湿性”应用中可用，该摩擦材料必须具有广泛的可接受的特性。该摩擦材料必须具有良好的抗抖动特性；具有高耐热性能够快速发散热量；以及具有长效的、稳定的和一致的摩擦性能。如果这些特性中任何一个没有达到，就没有达到该摩擦材料的最佳性能。
工业界持续在寻找湿性摩擦材料：它是回弹的或有弹性的但是还能耐受压缩形变、磨损和应力；具有高耐热性能够快速发散热量；并且具有长效、稳定和一致的摩擦性能。
本发明的简要说明
本发明的摩擦材料是一种用于流体环境的湿性摩擦材料。该湿性材料包含一种小直径纤维的纤维基体材料，纤维直径的范围从1至20微米，其中这些小直径纤维具有大于70Gpa的拉伸模量。该纤维直径优选范围从1至10微米，并且该拉伸模量范围优选从150至350Gpa。优选地，这些小直径纤维是小直径碳纤维和小直径陶瓷、二氧化硅或矿物纤维的一个组合。本发明的湿性摩擦材料在高能、高压、浸油的环境下具有长效、稳定和一致的摩擦性能。优选地，该高压浸油环境是高于4MPa。
该纤维基体材料还可能包括摩擦改性颗粒。这些摩擦改性颗粒可以是合成石墨、炭、二氧化硅或硅藻土。该纤维基体材料还可以包括至少一种无机填充剂。该无机填充剂可以是硅藻土、粘土、硅灰石、二氧化硅、碳酸盐、蛭石或云母。优选地，小直径纤维和无机填充剂具有在从0.5/1至8.0/1的范围的一个纤维和填充剂的重量比。该纤维基体材料还可能包括一种粘合剂。该粘合剂可以是酚醛树脂或改性酚醛树脂，硅氧烷树脂或改性硅氧烷树脂，或酚醛树脂和硅氧烷树脂的混合物。优选地，该纤维基体材料包含10至70的重量百分比的小直径纤维。
本发明的其他目标和优点，对于那些本技术中的熟练人士通过浏览下面优选实施方案和所附图纸的详细说明将变得很明显。
附图简要说明
Fig.1示出根据本发明使用小直径碳纤维的一种摩擦材料的光学显微分析。
Fig.2示出使用标准大直径纤维的先有技术摩擦材料的SAE筛选试验数据。
Fig.3示出根据本发明使用小直径碳纤维的摩擦材料的SAE筛选试验数据。
Fig.4是根据本发明的更小直径的矿物纤维的一个截面SEM(扫描电子显微镜)图像。
Fig.5示出标准大直径纤维的先有技术对照和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料之间的材料特性。
Fig.6示出标准大直径纤维的先有技术对照和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料之间的材料特性。
Fig.7示出使用标准大直径纤维的先有技术的摩擦材料和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料的SAE筛选试验数据。
Fig.8(先有技术)示出说明对于标准大直径纤维的高热点磨损的一对曲线图。
Fig.9示出说明对于根据本发明的小直径碳纤维的低热点磨损的一对曲线图。
本发明的详细说明
为了达到上面讨论的要求，在与运行中遇到的那些条件相似的条件下评估了许多摩擦材料的摩擦和耐热特性。对可商购的摩擦材料进行了研究并且证明不适合用在高能应用中。
根据本发明，一种摩擦材料在整个纤维基体材料上具有可固化树脂的均匀分散。在另一个实施方案中，一层实质上均匀的摩擦改性材料可以被用在纤维基体材料的顶端或外表面。
优选地，小直径纤维的纤维直径范围在5至10微米。如实例中可以看到，我们使用了5微米和7微米的纤维直径。优选地，小直径纤维的拉伸模量范围在200至300Gpa。更加优选地，该拉伸模量范围在250至300Gpa，如实例中可以看到。我们使用的小直径纤维是具有大于150Gpa拉伸模量的小直径碳纤维。所用的其他实施方案是小直径矿物纤维或小直径陶瓷或二氧化硅纤维。
优选地，高压浸油的环境是高于5MPa，更加优选地高于6MPa。这些摩擦改性颗粒优选地具有至少4.5的莫氏硬度。优选地，小直径纤维对填充剂的比例范围在0.5/1至2.0/1，更加优选的比例范围在0.8/1至1.4/1。该纤维基体材料还包括一种粘合剂。如在实例中可以看到，优选的粘合剂是一种环氧改性的酚醛树脂。更加优选地，该纤维基体材料包含20至60重量百分比的小直径纤维，并且最优选地，纤维基体材料包含30至50重量百分比的小直径纤维。
还可以使用小直径矿物纤维。这些纤维由玻璃状熔体制成，例如岩石、矿渣、玻璃或其他矿物熔体。该熔体一般通过混合岩石或矿物形成以得到希望的分析值。该矿物组分通常具有一个分析值，作为氧化物，其中包括至少32％SiO2，低于30％Al2O3和至少10％CaO。
尽管优选的其他纤维是碳纤维、芳族聚酰胺纤维、纤维素纤维、陶瓷纤维和二氧化硅纤维，可以使用其他无机纤维。其他在本发明中使用的有用的无机细丝是玻璃纤维，例如从石英、硅铝酸镁(magnesiaalumuniosilicate)、非碱性铝硼硅酸盐(non-alkaline aluminoborosilicate)、苏打硼硅酸盐、苏打硅酸盐、苏打石灰-铝铝酸盐(soda lim-aluminosiliate)、硅酸铅、非碱性氧化铝硼铅(non-alkaline lead boroalumina)、非碱性氧化铝硼钡(non-alkaline barium boroalumina)、非碱性氧化铝硼锌(non-alkalinezinc boroalumina)、非碱性硅铝酸铁、硼酸镉、氧化铝纤维等等形成的纤维。典型地，其他纤维的纤维直径大于20微米。
有机硅烷粘合剂可以用于本发明的纤维上。大部分有机官能的烷氧基硅烷具有特定的技术应用，例如粘合促进剂和表面改性剂。
例如，3-氨基丙基三烷氧基硅烷(3-aminopropyltrialkoxysilanes)，3-氨基丙基甲基二烷氧基硅烷(3-aminopropylmethyldialkoxysilanes)和N-氨乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(N-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxy-silane)。N-氨乙基-3-氨基丙基-甲基二甲氧基硅烷(N-aminoethyl-3-aminopropyl-meththyldiamethoxysilane)，3-巯基丙基三甲氧基硅烷(3-mercaptopropyltrimethorxysilane)和3-甲氧基丙基三甲氧基硅烷(3-methaoxypropyltrimethoxysilane)被用作粘合促进剂或作为表面改性剂。例如3-氨基异丁基三烷氧基硅烷(3-aminoisobutyltrialkoxysilanes)，3-氨基异丁基甲基二烷氧基硅烷(3-aminoisobutylmethyldiakloxysilanes)，N-(2-氨乙基)-3-氨基-2-甲基丙基烷氧基硅烷(N-(2-aminoethyl)-3-amino-2-methylpropylalkoxysilanes)和N-(2-氨乙基)3-氨基-2-甲基丙基甲基二烷氧基硅烷(N-(2-aminoethyl)3-amino-2-meththylpropylmethyldialkoxysilanes)等化合物也是已知的。
这些纤维，特别是矿物产品，可以用苯酚-甲醛树脂作为一种可固化的粘合剂来制成。苯酚-甲醛树脂包含苯酚和甲醛，摩尔比例为1∶2.8及更高，例如高达1.5。一般而言甲醛的量高于化学计量的量，例如以比例1∶3.1至1∶5，例如1∶3.4。过量的甲醛避免气态形式下存在剩余酚的可能性。其他化合物，例如氨和糖可用于制备酚粘合剂。
优选地，纤维/填充剂的比例范围从0.8/1至1.4/1。在一个特定的实施方案中，纤维/填充剂的比例是1.09/1。
典型地，该湿性摩擦材料包括沉积在基体材料表面上的摩擦改性颗粒。优选地，这些颗粒是合成石墨。还可以使用无机填充剂。无机填充剂范围很宽广，通常是硅藻土、粘土、硅灰石、二氧化硅、碳酸盐；蛭石或云母。这些颗粒具有至少4.5的莫氏硬度。
该粘合剂可以是一种酚醛树脂或改性的酚醛树脂，一种硅氧烷树脂或改性的硅氧烷树脂，或酚醛树脂或改性的酚醛树脂与硅氧烷树脂或改性的硅氧烷树脂的混合物。优选地，该粘合剂是一种环氧改性的酚醛树脂。该湿性摩擦材料可以被用作离合器表面，制动衬片。优选地，该湿性摩擦材料包含10至70重量百分比的纤维，10至70重量百分比的无机填充剂和20至60重量百分比的粘合剂。
在一个实施方案中，我们优选小直径纤维存在于纤维基体材料的外表面上作为摩擦材料。摩擦材料典型地用于同一个相对的摩擦表面的接合。因此，在摩擦材料与相对的摩擦表面的接合过程中该纤维基体材料与相对的摩擦表面接触。纤维还可以存在于相对的摩擦表面内。该湿性摩擦材料还可以包含多种纤维基体材料，以小直径纤维存在于多数层中的任何层中。
在另一个优选的方面，基于石油沥青的碳纤维包含一种溶剂化的沥青，它具有流体温度为至少比非溶剂化状态下的相同沥青的熔点低40℃。基于石油沥青的纤维能够被加热至碳化温度而不熔解。
在另一个实施方案中，基于石油沥青的碳纤维可用作纤维基体材料上的第二层，在该纤维基体材料内包括其他基于石油沥青的碳纤维。
在再另一个实施方案中，基于石油沥青的碳纤维被用在纤维基体材料的外表面上的第二层或顶层，该纤维基体材料内没有基于石油沥青的碳纤维。含有基于石油沥青的碳纤维的摩擦材料提高了摩擦的脱离系数，因此增强了该摩擦材料的夹持能力。
在某些实施方案中，基于石油沥青的碳纤维能被用作包含例如棉和纤维素填充材料的廉价的多孔材料上的一个顶层或第二层。
小直径纤维可存在于一种典型的配方中，例如按重量大约15％至大约20％。此外其他合适的材料可以存在于纤维基体材料内。这种非限制的实例包括所有的可预见的非编织材料，包括湿成型、干成型、针刺法、编织以及缝针结合的非编织材料。使用其他可预见的湿性摩擦材料也在本发明的考虑范围之内。单独使用或与其他纤维和填充剂混合使用基于石油沥青的碳纤维也在本发明的考虑范围之内。
Fig.1示出根据本发明使用小直径碳纤维的摩擦材料的光学显微分析。用于制造这种摩擦纸的碳纤维具有5微米的纤维直径。这种类型典型的纤维是来自Grafil，Inc的PyrofilTM碳纤维。
Fig.2示出使用标准大直径纤维的先有技术摩擦材料的SAE筛选试验数据。该摩擦系数曲线示出多个重复周期之后的不良性能。高压封闭之后的改变的曲线证实了不良的耐久性。
Fig.3示出根据本发明使用小直径碳纤维的摩擦材料的SAE筛选试验数据。该摩擦系数曲线示出多个重复周期之后的较好的恢复。恒定的曲线示出更好的恢复性。本试验使用的碳纤维具有5微米的纤维直径。所用的碳纤维来自Hexcel公司。
Fig.4是根据本发明的小直径矿物纤维的横切面的SEM(扫描电子显微镜)图像。所示纤维是具有直径范围在5至10微米的工程矿物纤维。该纤维来自Lapinus Fibers B.V.，是Rockwool国际集团的一部分。
Fig.5示出先有技术对照的标准大直径纤维和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料之间的材料特性。本发明的纤维是来自Lapinus的具有直径范围为5至10微米的工程矿物纤维。这些曲线显示本发明的纤维比先有技术的纤维更可压缩。
Fig.6示出先有技术对照的标准大直径纤维和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料之间的材料特性。本发明的纤维是来自Lapinus的纤维直径范围在5至10微米的工程矿物纤维。本发明的纤维产生具有更大孔的摩擦材料并且表明如下面测量结果所示的更好的材料特性。
样本 孔隙率＝ 平均孔径(容积)＝ 0.42psia的堆密度   明显(骨架)密度＝ 总侵入容积＝ 阈值压：
    ％     μm     g/mL     g/mL   mL/g   psia
 对照     60.17     5.80     0.6768     1.6990   0.8889   5.47
 BW     67.16     12.04     0.5749     1.7503   1.1682   11.78
 BW     63.68     10.28     0.5935     1.6340   1.0729   6.07
在纤维基体材料内使用小直径纤维改善了摩擦材料耐受高温的能力。小直径纤维的使用提供了具有更多孔隙的结构的摩擦材料；也就是说，与使用典型纤维相比具有比更大的孔。多孔结构通常使用孔径和液体渗透性来定义。在某些实施方案中，纤维基体材料定义的孔是在直径平均尺寸大约2.0至25微米范围内。在某些实施方案中，平均孔径范围为直径大约2.5至8微米，摩擦材料具有很容易供使用的至少大约50％的空穴，在某些实施方案中至少大约60％或更高，在某些实施方案中高达并且包括大约85％。
Fig.7示出使用标准大直径纤维的先有技术的和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料的SAE筛选试验数据。本发明的纤维是来自Lapinus的具有纤维直径范围在5至10微米的工程矿物纤维。本发明的纤维在多个重复周期之后具有改善了摩擦恢复性。
Fig.8(先有技术)示出说明标准大直径纤维的高热点磨损的一对曲线图。这些数据证实了在深度上具有高磨损(2.4mm)的热点。
Fig.9示出说明根据本发明的小直径碳纤维的低热点磨损的一对曲线图。这些数据证实了无热点磨损及仅有1.1mm深度的低磨损。
在某些实施方案中，碳纤维由溶剂化的等向沥青制成，它具有至少大约400℃的流体温度，通常比非溶剂化状态下相同沥青的熔点高200℃或更多。由这种溶剂化的等向沥青制成的纤维具有所希望的改进的稳定特性，这样，这些纤维能被加热至碳化温度而不熔化。另外，存在于碳纤维中的任何中间相不被与形成碳纤维相关的切力高度延展。还有，优选的基于石油沥青的碳纤维具有按重量大约5％至大约40％的溶剂，其中沥青纤维在从纤维中除掉溶剂后是不可熔化的。
基于石油沥青的碳纤维优选地具有超过300℃的软化点，并优选地高于350℃，以便这些纤维在高于纤维纺织温度时能够承受一个稳定化过程。直到本发明为止这种基于石油的碳纤维才被用于摩擦材料。
再进一步，“沥青”通常指的是天然石油沥青生产中以及在挥发油***工业中作为副产品获得的重油生产中的副产品，以及从煤中获得的高碳含量的沥青。石油沥青通常指的是从石油馏出物或残渣的催化和/或热裂解获得的残留含碳材料。溶剂化的沥青通常在沥青内包含按重量大约5％至大约40％的溶剂，并具有一个流体温度，它低于当沥青组分不与溶剂结合时的熔点。典型地该流体温度低于大约40℃。溶剂化的沥青的流体温度在工业上通常被确定为：当以每分钟1℃从超过其熔点的温度冷却该溶剂化的沥青时记录到6000泊的粘度时的温度。溶剂含量指的是真空分离溶剂时通过重量减轻确定的一个值。
典型地根据本发明的小直径矿物纤维具有以下特性：
    参数     范围     实际
矿物纤维直径(um) 小于20   5-10
矿物纤维长度(mm) 0.05至6   0.2-0.7
矿物纤维模数(Gpa)
纤维(全部)/填充剂(硅藻土)比 0.8-9   71/19＝3.74
填充剂(硅藻土)范围 10-50   19
表面处理 硅烷，阳离子
最大缩短(％)    0.20％
我们使用的来自Lapinus Fibers的一种工程矿物纤维具有以下特性：为了好的水分散性用表面活性剂处理，设计为湿纸方法(垫圈应用)纤维直径：＜μm；长度：650+/-150μm。
我们使用的另一种来自Lapinus Fiber的工程矿物纤维具有以下特性：为了与酚醛树脂良好键合用硅烷偶联剂处理，设计为制动应用，短纤维长度以便易于混合(无图)，纤维直径：＜10μm；长度230+/-50μm。
在摩擦材料内不同类型的摩擦改性颗粒可能有用。有用的摩擦改性颗粒包括二氧化硅颗粒。其他实施方案可以具有摩擦改性颗粒，例如树脂粉末，如酚醛树脂；硅氧烷树脂环氧树脂及其混合物。还有其他实施方案可以包括部分和/或全部碳化的碳粉和/或颗粒及其混合物；以及这些摩擦改性颗粒的混合物。在某些实施方案中，二氧化硅颗粒例如硅藻土、Celite
Figure 2006800142203_0
、Celatom
Figure 2006800142203_1
和/或二氧化硅可能特别有用。这些二氧化硅颗粒是便宜的无机材料，它们与基体材料有力地结合。二氧化硅颗粒为摩擦材料提供了高摩擦系数。二氧化硅颗粒还给基体材料提供了光滑的摩擦表面，并且为摩擦材料提供了很好的“移动感”和摩擦特性因此将任何“抖动”最小化。
摩擦材料还可以使用不同的树脂体系浸渍。在某些实施方案中，可以使用至少一种酚醛树脂，至少一种改性的酚基树脂，至少一种硅氧烷树脂，至少一种改性的环氧树脂，和/或上述的组合。在某些其他实施方案中，在相容溶剂内与酚醛树脂掺合或混合的硅氧烷树脂是很有用的。
许多树脂在本发明是有用的。该树脂可以包括酚醛树脂或酚基树脂，优选饱和材料包括每100份的摩擦材料中包含按重量计大约45至大约65份。在树脂混合物被施用到纤维基体材料并且该纤维基体材料用树脂混合物浸渍后，浸渍的纤维基体材料被加热至希望的温度保持预定长度的时间来形成一种摩擦材料。在大约300
Figure 2006800142203_2
的温度时加热使存在于饱和剂内的酚醛树脂固化。当其他树脂存在于饱和剂内时，例如硅氧烷树脂，在大约400
Figure 2006800142203_3
的温度时加热使硅氧烷树脂固化。因此，被固化的摩擦材料以合适的方式附着在希望的基质上。
不同的有用的树脂包括酚醛树脂和酚基树脂。包含在树脂混合物内的不同的酚基树脂的其他改性成分，例如环氧、丁二烯、有机硅、桐油、苯、腰果油等等，在本发明内被考虑为有用的。在改性的酚醛树脂内，酚醛树脂通常以按重量该树脂混合物的大约50％或更高比例而存在(不包括存在的任何溶剂)。但是，已经发现在某些实施方案中，当混合物包括基于有机硅-酚混合物(不包括溶剂和其他处理酸)的含有按重量大约5％至大约80％的树脂混合物时，为了某些目的大约15％至大约55％，在某些实施方案中按重量大约15％至25％的硅氧烷树脂时，摩擦材料能够被改进。
本发明中有用的酚醛树脂和酚醛-硅氧烷树脂的实例在以上引用的BorgWarner美国专利中完全披露，它们通过引用全文接合在此。另一个有用的树脂是环氧改性的酚醛树脂，其包含按重量大约5％至大约25％，优选按重量大约10％至大约15％的环氧化合物而余下是(不包括溶剂和其他处理助剂)酚醛树脂。该环氧-酚醛树脂复合物可以为摩擦材料提供比单独酚醛树脂更高的耐热性。
实例
以下实例说明了本发明的不同实施方案。然而，应该理解以下实例中没有显示的其他实施方案也被考虑为是在本发明的范围内。
实例I
在某些实施方案中，该摩擦材料可包括一种纤维基体材料，它包含：按重量百分比，大约20％至60％的原纤维组成的芳族聚酰胺纤维，大约10％至大约30％的二氧化硅填充材料，大约10％至大约20％的石墨，以及大约5％至大约20％的小直径尺寸的基于石油沥青的碳纤维。本发明的一个实施方案包含大约50％的原纤维组成的芳族聚酰胺纤维，大约20％的二氧化硅填充剂，大约15％的石墨，大约15％的小直径的基于石油沥青的碳纤维，以及任选地使用了另外加上的大约2％的胶乳来制成具有基础重量大约为1551b/3000ft2以及厚度为大约29密耳(mil)的纤维基体材料。
Fig.5是一个显示换挡离合器应用的试验，示出小直径碳纤维的两个实例和对比的大直径标准碳纤维对于不同周期的摩擦系数。结果清楚地显示小直径碳纤维的改进的抗压强度，在摩擦系数特性上没有损失。
该树脂混合物包含所希望数量的树脂和摩擦改性颗粒，这样纤维基体材料对树脂的目标吸取的范围在按重量计大约25％至大约70％，在其他实施方案中，从大约40％至大约65％，在某些实施方案中，大约60％到至少65％的总有机硅-酚醛树脂。在纤维基体材料用树脂饱和后，该纤维基体材料在300-400℃范围的温度下被固化一段时间(在某些实施方案中大约1/2小时)来固化树脂粘合剂并且形成摩擦材料。该摩擦材料的最终厚度取决于该纤维基体材料的起始厚度。
可以包括在制备树脂混合物和制备纤维基体材料中都很有用的已知其他成分和处理助剂，它们是在本发明考虑的范围内。
本发明的摩擦材料可以在纤维基体材料的顶端表面上包括一层摩擦改性颗粒，给摩擦材料提供了良好的抗抖动特性，高抵抗力，高摩擦系数，高耐久性，良好的抗磨损性和改进的断开(break-in)特性。
实例2
在某些实施方案中，该摩擦材料可包含一种纤维基体材料，它按重量百分比包括：大约20％至大约60％的原纤维组成的芳族聚酰胺纤维，大约10％至大约30％的二氧化硅填充材料，大约10％至大约20％的石墨，以及大约5％至大约20％的小直径矿物纤维。
Fig.6是一个显示摩擦系数材料特性的试验，例如小直径矿物纤维和先有技术的更大直径常规纤维。
实例3
在某些实施方案中，该摩擦材料可包含一种纤维基体材料，它按重量百分比包括：大约20％至大约60％的原纤维组成的芳族聚酰胺纤维，大约10％至大约30％的二氧化硅填充材料，大约10％至大约20％的石墨，以及大约5％至大约20％的小直径陶瓷纤维。
Fig.7是一个显示摩擦系数的试验，例如具有比更大直径常规纤维改进的摩擦恢复性的小直径矿物纤维。
工业可应用性
本发明作为高能摩擦材料用于离合器盘、传送带、制动蹄、同步器轮、摩擦盘或***盘等是有用的。
以上对本发明的优选的和替代实施方案的说明旨在解释，而非限制以下权利要求的范围和内容。
上面对于本发明的详细说明是用于解释目的。对于本技术熟练人士很显然的是，无须离开本发明的范围即可以做出无数改变和修改。因此，前面说明的全部内容应被解释为一种说明而不是限定的意义，本发明的范围仅由所附的权利要求来定义。

Claims (34)

1.一种用于流体环境的湿性摩擦材料，该材料包括包含小直径纤维的一种纤维基体材料，该小直径纤维具有的纤维直径范围从1至20微米，其中所述小直径纤维是小直径碳纤维与小直径陶瓷纤维、二氧化硅纤维或矿物纤维中至少一种的组合，并且其中该小直径纤维具有高于70Gpa的拉伸模量。
2.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维的纤维直径范围是从1至10微米。
3.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维的纤维直径范围是从5至10微米。
4.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维的纤维直径是5微米。
5.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维的纤维直径是7微米。
6.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该拉伸模量范围是从150至350Gpa。
7.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该拉伸模量范围是从200至300Gpa。
8.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该拉伸模量范围是从250至300Gpa。
9.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中所述小直径碳纤维具有高于150Gpa的拉伸模量。
10.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维包括具有从70至100Gpa范围的拉伸模量的小直径陶瓷纤维。
11.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维包括小直径矿物纤维。
12.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维包括小直径陶瓷纤维。
13.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维包括小直径二氧化硅纤维。
14.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，在高压浸油环境中具有长效、稳定和一致的摩擦性能，其中该高压浸油环境是高于4MPa。
15.一种根据权利要求13的湿性摩擦材料，其中该高压浸油环境是高于5MPa。
16.一种根据权利要求13的湿性摩擦材料，其中该高压浸油环境是高于6MPa。
17.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该纤维基体材料包括不同于该小直径纤维的其他纤维。
18.一种根据权利要求17的湿性摩擦材料，其中该其他纤维是碳纤维、芳族聚酰胺纤维或纤维素纤维。
19.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该纤维基体材料包含摩擦改性颗粒。
20.一种根据权利要求19的湿性摩擦材料，其中该摩擦改性颗粒是合成石墨、碳、二氧化硅或硅藻土。
21.一种根据权利要求19的湿性摩擦材料，其中该摩擦改性颗粒具有至少4.5的莫氏硬度。
22.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该纤维基体材料具有至少一种无机填充剂。
23.一种根据权利要求22的湿性摩擦材料，其中该无机填充剂是硅藻土、粘土、硅灰石、二氧化硅、碳酸盐、蛭石或云母。
24.一种根据权利要求22的湿性摩擦材料，其中该小直径纤维和该无机填充剂具有一个纤维与填充剂按重量计的比率，该比率在0.5/1至8.0/1的范围内。
25.一种根据权利要求24的湿性摩擦材料，其中该比率范围是从0.5/1至2.0/1。
26.一种根据权利要求24的湿性摩擦材料，其中该比率范围是从0.8/1至1.4/1。
27.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该纤维基体材料包含粘合剂。
28.一种根据权利要求27的湿性摩擦材料，其中该粘合剂是酚醛树脂或改性的酚醛树脂，硅氧烷树脂或改性的硅氧烷树脂，或酚醛树脂和硅氧烷树脂的混合物。
29.一种根据权利要求27的湿性摩擦材料，其中该粘合剂是环氧改性的酚醛树脂。
30.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该纤维基体材料包含5至70重量百分比的小直径纤维。
31.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该纤维基体材料包含5至40重量百分比的小直径纤维。
32.一种根据权利要求1的湿性摩擦材料，其中该纤维基体材料包含5至30重量百分比的小直径纤维。
33.一种包含权利要求1的湿性摩擦材料的离合器表面。
34.一种包含权利要求1的湿性摩擦材料的制动衬片。
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