CN102661344A - 一种高强度低噪音的层状摩擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度低噪音的层状摩擦材料，包括基布层、摩擦层和减震研磨层，每一层摩擦层和减震研磨层均粘结固定于基布层上，其中摩擦层和其下方粘结的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨层和其下方粘结的基布层共同组成减震研磨加强结构B，1～2层A和1～2层B上下交替层叠形成摩擦材料，且A和B之间均通过粘结固定。本发明同时还提供了上述摩擦材料的制备方法。本发明提供的高强度低噪音的层状摩擦材料解决了现有技术中的不足，其强度高、抗磨损性强、噪音低，安全实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车及机械传动制动领域内使用的摩擦材料，具体为一种高强度、低噪声、多层复合的摩擦材料，本发明同时还提供了该摩擦材料的制备方法。
背景技术
摩擦材料在汽车及机械传动制动领域内有广泛的应用，近年来由于车辆行驶速度和惯量的提高，对于摩擦材料的要求越来越高。在某些特殊如公交车和其它要求较高的乘用和商用车上，摩擦材料的强度、耐热性和噪音高低是材质选用的重要考察指标。目前市场上所用的摩擦材料大致可分为粉末冶金、碳-碳和树脂基复合摩擦材料，其中树脂基复合摩擦材料占有较大比重。目前树脂基复合摩擦材料一般由粘接剂、增强材料、填料和摩擦调节剂构成，其中增强材料一般采用短纤维。随着人们对摩擦材料的要求越来越高，现有的摩擦材料的强度和抗震颠能力也越来越无法满足人们的使用需求，如何提供一种高强度、低噪声的摩擦材料时该领域内研究的热点。专利CN 100520106C提出了一种用纺织型碳纤维材料作主层并由沉积在主层上的摩擦改性颗粒组成的副层构成的编织摩擦材料，但该专利所得到的多层材料每层都是由相同的结构构成。专利CN101105205A提出了至少由两层材料组成的摩擦材料结构，从而在摩擦材料的磨损使用过程中表现出不同的磨损特性，但其仅可应用于带有支撑板的盘式制动片，且并未使用由岩棉纤维布为基体的多层复合结构。上述专利中所提供的摩擦材料并不能很好的满足人们对摩擦材料高强度且低噪音的需求。
发明内容
本发明提供了一种高强度低噪音的层状摩擦材料，解决了上述背景技术中的不足，其强度高、抗磨损性强、噪音低，安全实用。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种高强度低噪音的层状摩擦材料，至少包括基布层、摩擦层和减震研磨层，每一层摩擦层和减震研磨层均粘结固定于基布层上，基布层至少设有4层，所述的基布层的厚度不大于0.5毫米，摩擦层和减震研磨层的厚度均为0.5～1.5毫米；其中摩擦层和其下方粘结的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨层和其下方粘结的基布层共同组成减震研磨加强结构B，1～2层A和1～2层B上下交替层叠形成摩擦材料，且A和B之间均通过粘结固定。
1层A和1层B上下交替层叠。
所述的摩擦层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：酚醛树脂：15～20％，丁腈橡胶：2～5％，碳酸钙15～30％，硫酸钡15～30％，石墨5～20％，氧化铝2～4％，硫化钼2～5％，铜纤维1～3％。
所述的减震研磨层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶：15～20％，酚醛树脂：5～10％，石墨：5～20％，碳酸钙15～30％，硫酸钡15～30％，氧化铝：5～8％，锆英石：2～8％，铬铁矿：2～8％。
所述的基布层为玄武岩纤维布。
本发明同时还提供了上述高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法，其具体步骤为：
(1)配制摩擦层材料以及减震研磨层材料，搅拌均匀；
(2)将基布层浸渍液态粘结剂，然后在基布层的一面上均匀涂抹摩擦层材料或减震研磨层材料，涂抹的厚度为0.5～1.5毫米；
(3)将基布层上涂抹有摩擦层材料或减震研磨层材料的一面朝上，其中摩擦材料和其下方的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨材料和其下方基布层共同组成减震研磨加强结构B，然后将1～2层A和1～2层B上下交替层叠铺设，基布层至少层叠有4层，制得预成型材料；
(4)将预成型材料辊压、裁切；
(5)加热加压固化后即制得该高强度低噪音的层状摩擦材料。
步骤(3)中1层A和1层B上下交替层叠铺设。
步骤(1)中配置的减震研磨层材料的各组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶：15～20％，酚醛树脂：5～10％，石墨：5～20％，碳酸钙10～30％，硫酸钡10～30％，氧化铝：5～8％，锆英石：2～8％，铬铁矿：2～8％；摩擦层材料的各组分及各组分的质量百分比为：酚醛树脂：15～20％，丁腈橡胶：2～5％，碳酸钙15～30％，硫酸钡15～30％，石墨5～20％，氧化铝2～4％，硫化钼2～5％，铜纤维1～3％。
步骤(2)中基布层选用玄武岩纤维布，粘结剂选用酚醛树脂。
步骤(5)中加热温度为140～180℃，外界压力为10～20MPa，固化时间为5～25分钟。
本发明提供的高强度低噪音的层状摩擦材料有以下优点：由玄武岩纤维布构成的基布层能提供高的机械强度，提高材料的耐热性。减震研磨层可以起到吸收震颤并研磨自身表面及对偶盘/毂上的碳化附着物的作用，摩擦层维持稳定的摩擦系数和磨损率从而提供正常的摩擦制动性能。相对于单一层次的结构，本发明提供的这种震动频率不同的多层设计结构更有利于吸收摩擦过程中的震颤从而降低噪音产生的机率。而在摩擦与磨损过程中，随着磨损的进行，摩擦层和研磨层将交替出现在摩擦面上，这种交替参与摩擦的方式能够避免普通摩擦材料长期使用中所产生并难以清除的自身表面和摩擦对偶盘/毂的积碳，从而解决了由于这些积碳所带来的制动失效和制动噪音。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明。
实施例1
一种高强度低噪音的层状摩擦材料，包括基布层、摩擦层和减震研磨层，每一层摩擦层和减震研磨层均粘结固定于基布层上，基布层共设有5层。基布层选用玄武岩纤维布，其厚度为0.5毫米。
摩擦层和减震研磨层的厚度均为1毫米，其中减震研磨层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶：15％，酚醛树脂：5％，石墨：5％，碳酸钙30％，硫酸钡30％，氧化铝：8％，锆英石：4％，铬铁矿：3％。摩擦层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：酚醛树脂：20％，丁腈橡胶：5％，碳酸钙：30％，硫酸钡：20％，石墨：20％，氧化铝：2％，硫化钼：2％，铜纤维：1％。
摩擦层和其下方粘结的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨层和其下方粘结的基布层共同组成减震研磨加强结构B，1层A和1层B上下交替层叠形成摩擦材料，且A和B之间均通过粘结固定。
本实施例中提供的高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法如下：
(1)按照上述比例配制摩擦层材料以及减震研磨层材料，搅拌均匀；
(2)将基布层即玄武岩纤维布浸渍液态酚醛树脂，然后在玄武岩纤维布的一面上均匀涂抹摩擦层材料或减震研磨层材料，涂抹的厚度为1毫米；
(3)将基布层上涂抹有摩擦层材料或减震研磨层材料的一面朝上，其中摩擦材料和其下方的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨材料和其下方基布层共同组成减震研磨加强结构B，然后将1层A和1层B上下交替层叠铺设，基布层层叠有8层，制得预成型材料；
(4)将预成型材料辊压、裁切；
(5)在145℃、外界压力为15MPa的条件下，固化10分钟后即制得该高强度低噪音的层状摩擦材料。
按GB5763-2008对本实施例中制得的摩擦材料测试，其中冲击强度为0.9J/cm2，200℃热膨胀率为0.7％，室温压缩率为0.6％，200℃压缩率1.5％。摩擦磨损性能测试结果见表1，摩擦过程中未产生噪音，产品具有高强度、低噪音和耐高温等综合优点。
表1摩擦磨损性能测试结果
实施例2
一种高强度低噪音的层状摩擦材料，包括基布层、摩擦层和减震研磨层，每一层摩擦层和减震研磨层均粘结固定于基布层上，基布层共设有12层。基布层选用玄武岩纤维布，其厚度为0.4毫米。
摩擦层的厚度为0.7毫米，减震研磨层的厚度为1.3毫米，其中减震研磨层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶：20％，酚醛树脂：10％，石墨：20％，碳酸钙：10％，硫酸钡：20％，氧化铝：5％，锆英石：7％，铬铁矿：8％。摩擦层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：酚醛树脂：15％，丁腈橡胶：2％，碳酸钙：30％，硫酸钡：30％，石墨：12％，氧化铝：4％，硫化钼：4％，铜纤维：3％。
摩擦层和其下方粘结的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨层和其下方粘结的基布层共同组成减震研磨加强结构B，2层A和1层B上下交替层叠形成摩擦材料，且A和B之间均通过粘结固定。
本实施例中提供的高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法如下：
(1)按照上述比例配制摩擦层材料以及减震研磨层材料，搅拌均匀；
(2)将基布层即玄武岩纤维布浸渍液态酚醛树脂，然后在玄武岩纤维布的一面上均匀涂抹摩擦层材料或减震研磨层材料，摩擦层材料涂抹的厚度为0.7毫米，减震研磨层材料涂抹的厚度为1.3毫米；
(3)将基布层上涂抹有摩擦层材料或减震研磨层材料的一面朝上，其中摩擦材料和其下方的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨材料和其下方基布层共同组成减震研磨加强结构B，然后将2层A和1层B上下交替层叠铺设，基布层层叠有12层，制得预成型材料；
(4)将预成型材料辊压、裁切；
(5)在175℃、外界压力为18MPa的条件下，固化15分钟后即制得该高强度低噪音的层状摩擦材料。
按GB5763-2008对本实施例中制得的摩擦材料进行测试，其中冲击强度为0.88J/cm2，200℃热膨胀率为0.8％，室温压缩率为0.7％，200℃压缩率1.4％。摩擦磨损性能测试结果见表2，摩擦过程中未产生噪音，产品具有高强度、低噪音和耐高温等综合优点。
表2摩擦磨损性能测试结果
实施例3
一种高强度低噪音的层状摩擦材料，包括基布层、摩擦层和减震研磨层，每一层摩擦层和减震研磨层均粘结固定于基布层上，基布层共设有20层。基布层选用玄武岩纤维布，其厚度为0.3毫米。
摩擦层的厚度为1.2毫米，减震研磨层的厚度为0.8毫米，其中减震研磨层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶：17％，酚醛树脂：8％，石墨：14％，碳酸钙15％，硫酸钡30％，氧化铝：6％，锆英石：6％，铬铁矿：4％。摩擦层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：酚醛树脂：18％，丁腈橡胶：4％，碳酸钙：20％，硫酸钡：30％，石墨：18％，氧化铝：3％，硫化钼：5％，铜纤维：2％。
摩擦层和其下方粘结的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨层和其下方粘结的基布层共同组成减震研磨加强结构B，1层A和1层B上下交替层叠形成摩擦材料，且A和B之间均通过粘结固定。
本实施例中提供的高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法如下：
(1)按照上述比例配制摩擦层材料以及减震研磨层材料，搅拌均匀；
(2)将基布层即玄武岩纤维布浸渍液态酚醛树脂，然后在玄武岩纤维布的一面上均匀涂抹摩擦层材料或减震研磨层材料，摩擦层材料涂抹的厚度为1.2毫米，减震研磨层材料涂抹的厚度为0.8毫米；
(3)将基布层上涂抹有摩擦层材料或减震研磨层材料的一面朝上，其中摩擦材料和其下方的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨材料和其下方基布层共同组成减震研磨加强结构B，然后将1层A和1层B上下交替层叠铺设，基布层层叠有20层，制得预成型材料；
(4)将预成型材料辊压、裁切；
(5)在160℃、外界压力为11MPa的条件下，固化20分钟后即制得该高强度低噪音的层状摩擦材料。
按GB5763-2008对本实施例中制得的摩擦材料进行测试，其中冲击强度为0.89J/cm2，200℃热膨胀率为0.8％，室温压缩率为0.7％，200℃压缩率1.5％。摩擦磨损性能测试结果见表3，摩擦过程中未产生噪音，产品具有高强度、低噪音和耐高温等综合优点。
表3摩擦磨损性能测试结果
Claims (10)
1.一种高强度低噪音的层状摩擦材料，其特征在于：至少包括基布层、摩擦层和减震研磨层，每一层摩擦层和减震研磨层均粘结固定于基布层上，基布层至少设有4层，所述的基布层的厚度不大于0.5毫米，摩擦层和减震研磨层的厚度均为0.5～1.5毫米；其中摩擦层和其下方粘结的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨层和其下方粘结的基布层共同组成减震研磨加强结构B，1～2层A和1～2层B上下交替层叠形成摩擦材料，且A和B之间均通过粘结固定。
2.根据权利要求1所述的高强度低噪音的层状摩擦材料，其特征在于：1层A和1层B上下交替层叠。
3.根据权利要求1所述的高强度低噪音的层状摩擦材料，其特征在于：所述的摩擦层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：酚醛树脂：15～20％，丁腈橡胶：2～5％，碳酸钙15～30％，硫酸钡15～30％，石墨5～20％，氧化铝2～4％，硫化钼2～5％，铜纤维1～3％。
4.根据权利要求1所述的高强度低噪音的层状摩擦材料，其特征在于：所述的减震研磨层所用材料的各组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶：15～20％，酚醛树脂：5～10％，石墨：5～20％，碳酸钙15～30％，硫酸钡15～30％，氧化铝：5～8％，锆英石：2～8％，铬铁矿：2～8％。
5.根据权利要求1所述的高强度低噪音的层状摩擦材料，其特征在于：所述的基布层为玄武岩纤维布。
6.如权利要求1中所述的高强度低噪音的层状摩擦材料，其制备方法为：
(1)配制摩擦层材料以及减震研磨层材料，搅拌均匀；
(2)将基布层浸渍液态粘结剂，然后在基布层的一面上均匀涂抹摩擦层材料或减震研磨层材料，涂抹的厚度为0.5～1.5毫米；
(3)将基布层上涂抹有摩擦层材料或减震研磨层材料的一面朝上，其中摩擦材料和其下方的基布层共同组成摩擦加强结构A，减震研磨材料和其下方基布层共同组成减震研磨加强结构B，然后将1～2层A和1～2层B上下交替层叠铺设，基布层至少层叠有4层，制得预成型材料；
(4)将预成型材料辊压、裁切；
(5)加热加压固化后即制得该高强度低噪音的层状摩擦材料。
7.根据权利要求6所述的高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中1层A和1层B上下交替层叠铺设。
8.根据权利要求6所述的高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中配置的减震研磨层材料的各组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶：15～20％，酚醛树脂：5～10％，石墨：5～20％，碳酸钙10～30％，硫酸钡10～30％，氧化铝：5～8％，锆英石：2～8％，铬铁矿：2～8％；摩擦层材料的各组分及各组分的质量百分比为：酚醛树脂：15～20％，丁腈橡胶：2～5％，碳酸钙15～30％，硫酸钡15～30％，石墨5～20％，氧化铝2～4％，硫化钼2～5％，铜纤维1～3％。
9.根据权利要求6所述的高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中基布层选用玄武岩纤维布，粘结剂选用酚醛树脂。
10.根据权利要求6所述的高强度低噪音的层状摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中加热温度为140～180℃，外界压力为10～20MPa，固化时间为5～25分钟。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140409 Termination date: 20190425 |