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Abstract

本发明提供一种摩擦粒子，其可由以下方法制备而成：1）备料：按照质量百分比为55-73%的磨削粉尘、1-3%的酚醛树脂、15-20%的液体丁腈橡胶、及7-22%的第一摩擦性能调节剂选取磨削粉尘、酚醛树脂、液体丁腈橡胶、及第一摩擦性能调节剂；2）将上述物料按配比混拌均匀，然后将混合料投入密炼机中密炼5-8分钟，密炼温度为80-100℃，将密炼后的料块冷却后，破碎，即得摩擦粒子。本发明还提供含有该摩擦粒子的摩擦材料及摩擦制品。由本发明的摩擦粒子制备得到的摩擦材料及摩擦制品具有磨损率低、强度高、硬度低和噪音低等优势。

Description

摩擦粒子及摩擦材料与摩擦制品
技术领域
本发明属于摩擦制动技术领域，尤其涉及一种摩擦粒子和含有该摩擦粒子的摩擦材料及摩擦制品。
背景技术
在刹车片生产过程中，对于刹车片尺寸的磨削加工过程中，会产生约10-15%的磨削粉尘，该粉尘一般都被废弃，造成环境污染。故如何回收利用磨削粉尘，变废为宝，成为本领域研究人员的研究热点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能回收利用磨削粉尘、避免环境污染的摩擦粒子及摩擦材料与摩擦制品。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
摩擦粒子，其可由以下方法制备而成：
1）备料：按照质量百分比为55-73%的磨削粉尘、1-3%的酚醛树脂、15-20%的液体丁腈橡胶、及7-22%的第一摩擦性能调节剂选取磨削粉尘、酚醛树脂、液体丁腈橡胶、及第一摩擦性能调节剂；
2）将上述物料按配比混拌均匀，然后将混合料投入密炼机中密炼5-8分钟，密炼温度为80-100℃，将密炼后的料块冷却后，破碎，即得摩擦粒子。
上述方案中，所述摩擦粒子为4-40目的颗粒。
上述方案中，所述摩擦粒子还包括占所述摩擦粒子总重量的4-8%的第一增强材料。
上述方案中，所述第一增强材料由占所述摩擦粒子总重量的1-3%的聚丙烯腈纤维浆粕及3-5%的玻璃纤维组成。
上述方案中，所述玻璃纤维为2mm短切玻璃纤维。
上述方案中，所述第一摩擦性能调节剂由占所述摩擦粒子总重量的2-7%的膨胀石墨、1-4%的硫化钼、3-7%的膨胀珍珠岩粉、及1-4%的黄铜粉组成。
摩擦材料，其包括粘结剂、第二增强材料、第二摩擦性能调节剂、及摩擦粒子，所述摩擦粒子为上述摩擦粒子。
上述方案中，以所述摩擦材料的总重量为基准，所述粘结剂的含量为5-15%、第二增强材料的含量为5-9%、第二摩擦性能调节剂的含量为40-70%、摩擦粒子的含量为20-50%。
摩擦制品，其可由下述方法制备而成：将上述的摩擦材料热固化成型，然后经过后固化处理，即得到所述摩擦制品。
上述方案中，所述热固化成型步骤中的压力为150Kg/cm2，温度为160-170℃，所述后固化处理步骤中的温度为180℃，时间为4小时。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
1）摩擦材料装配和使用过程中要受到冲击力，因此一般要加入增强材料，即纤维来增强摩擦材料的强度和抗冲击能力。但在本发明中，我们使用密炼工艺来制备摩擦粒子，原料则主要采用含量为15-20%的液体丁腈橡胶以及磨削粉尘。由于密炼过程中，在高挤压和剪切的剪切力的作用下，可以使液体丁腈橡胶分子链拉伸的同时与磨削粉尘充分结合包覆，同时剪切可以破坏颗粒聚集，使磨削粉尘颗粒充分分散并与液体丁腈橡胶充分包覆，因而使得摩擦粒子的韧性大大提高，故摩擦粒子能将冲击功吸收转化，从而不使用纤维增强材料或仅使用较少纤维就能承受装配和使用中的冲击力。因此，利用废弃的磨削粉尘，并省去或减少价格较高的纤维来制备摩擦粒子，在保证摩擦粒子具有优异的抗冲击力性能的同时大大降低了生产成本。
2）由于废弃的磨削粉尘中含有有机粘接剂，其本身硬度已低于摩擦材料中常用的普通矿物填料，而且磨削粉尘中的有机粘接剂与液体丁腈橡胶很容易在密炼剪切和挤压力的作用下形成牢固的分子链段间的相互缠绕，并形成液体丁腈橡胶包覆磨削粉尘的核壳结构，其也能降低摩擦粒子的硬度。当使用该摩擦粒子制备摩擦材料时，该摩擦粒子在摩擦材料表面形成大颗粒的非均匀分布的软质区，能降低摩擦材料的硬度以增加制动中摩擦片的接触性能，从而提高制动舒适性。
3）在多个磨削粉尘颗粒之间可形成液体丁腈橡胶的柔性过渡层，从而形成阻尼较高的复合结构，而阻尼高的摩擦粒子对噪音的吸收性好。因此，当使用该摩擦粒子制备摩擦材料时，摩擦粒子在摩擦材料表面形成的大颗粒的非均匀分布的软质区还能够吸收摩擦中的震动，降低摩擦噪音。
4）当使用该摩擦粒子制备摩擦材料时，由于摩擦粒子优异的抗冲击性能，也能降低摩擦材料中的纤维的含量。同时，利用该摩擦材料来制备摩擦制品，也可以防止制品在冲击作用下破裂。另外，使用摩擦粒子还能减少摩擦材料的磨损率，提高摩擦材料使用寿命，并减少废弃粉尘的排放。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供一种摩擦粒子，其可由以下方法制备而成：
1）备料：按照磨削粉尘：73份，酚醛树脂：1份，液体丁腈橡胶：15份，膨胀石墨：2份，硫化钼：1份，膨胀珍珠岩粉：7份，黄铜粉：1份，选取磨削粉尘、酚醛树脂、液体丁腈橡胶、膨胀石墨、硫化钼、膨胀珍珠岩粉、及黄铜粉；
2）将上述物料按配比混拌均匀，然后将混合料投入密炼机中密炼5分钟，所述密炼温度为80℃，将密炼后的料块冷却后，破碎成4-40目的颗粒，即得摩擦粒子。
本实施例还提供一种摩擦材料，其包括粘结剂、第二增强材料、第二摩擦性能调节剂、及上述方法制备的摩擦粒子。可以理解的是，粘结剂、第二增强材料、及第二摩擦性能调节剂均可选用本领域常规的物质或其混合物。在本实施例中，以所述摩擦材料的总重量为基准，所述粘结剂的含量为15份、第二增强材料的含量为9份、第二摩擦性能调节剂的含量为50份、摩擦粒子的含量为26份。
将该摩擦材料投入钢模具中，在150Kg/cm2的压力和160-170℃的温度下热固化成型，然后经过180℃，4小时的后固化处理，即得到摩擦制品。
实施例2
本实施例提供一种摩擦粒子，其可由以下方法制备而成：
1）备料：按照磨削粉尘：55份，酚醛树脂：3份，液体丁腈橡胶：20份，膨胀石墨：7份，硫化钼：4份，膨胀珍珠岩粉：7份，黄铜粉：4份，选取磨削粉尘、酚醛树脂、液体丁腈橡胶、膨胀石墨、硫化钼、膨胀珍珠岩粉、及黄铜粉；
2）将上述物料按配比混拌均匀，然后将混合料投入密炼机中密炼8分钟，所述密炼温度为100℃，将密炼后的料块冷却后，破碎成4-40目的颗粒，即得摩擦粒子。
本实施例还提供一种摩擦材料，其包括粘结剂、第二增强材料、第二摩擦性能调节剂、及上述方法制备的摩擦粒子。可以理解的是，粘结剂、第二增强材料、及第二摩擦性能调节剂均可选用本领域常规的物质或其混合物。在本实施例中，以所述摩擦材料的总重量为基准，所述粘结剂的含量为5份、第二增强材料的含量为5份、第二摩擦性能调节剂的含量为40份、摩擦粒子的含量为50份。
将该摩擦材料投入钢模具中，在150Kg/cm2的压力和160-170℃的温度下热固化成型，然后经过180℃，4小时的后固化处理，即得到摩擦制品。
实施例3
本实施例提供一种摩擦粒子，其可由以下方法制备而成：
1）备料：按照磨削粉尘：65份，酚醛树脂：2份，液体丁腈橡胶：18份，膨胀石墨：5份，硫化钼：4份，膨胀珍珠岩粉：5份，黄铜粉：1份，选取磨削粉尘、酚醛树脂、液体丁腈橡胶、膨胀石墨、硫化钼、膨胀珍珠岩粉、及黄铜粉；
2）将上述物料按配比混拌均匀，然后将混合料投入密炼机中密炼7分钟，所述密炼温度为90℃，将密炼后的料块冷却后，破碎成4-40目的颗粒，即得摩擦粒子。
本实施例还提供一种摩擦材料，其包括粘结剂、第二增强材料、第二摩擦性能调节剂、及上述方法制备的摩擦粒子。可以理解的是，粘结剂、第二增强材料、及第二摩擦性能调节剂均可选用本领域常规的物质或其混合物。在本实施例中，以所述摩擦材料的总重量为基准，所述粘结剂的含量为5份、第二增强材料的含量为5份、第二摩擦性能调节剂的含量为70份、摩擦粒子的含量为20份。
将该摩擦材料投入钢模具中，在150Kg/cm2的压力和160-170℃的温度下热固化成型，然后经过180℃，4小时的后固化处理，即得到摩擦制品。
实施例4
实施例4与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例的摩擦粒子的制备方法中的步骤1）中备料的组分不同。本实施例增加了聚丙烯腈纤维浆粕及玻璃纤维，具体为：磨削粉尘：73份，酚醛树脂：1份，液体丁腈橡胶：15份，膨胀石墨：2份，硫化钼：1份，膨胀珍珠岩粉：3份，黄铜粉：1份，聚丙烯腈纤维浆粕：1份、及玻璃纤维3份。所述玻璃纤维为2mm短切玻璃纤维。
对比例1
与实施例1大致相同，不同之处在于所选用的丁腈橡胶为粉末状，并且在摩擦粒子的制备方法的步骤2）中，采用常规的热压成型和热处理工艺来制备摩擦粒子。其中：热压成型的温度为140℃、压力为15Mpa、时间为10分钟；热处理的温度为180℃、时间为6小时。
对比例2
与实施例1大致相同，不同之处在于在摩擦粒子的制备方法的步骤1）中备料的组分和含量略不同，主要是增加增强材料，而且增强材料的量大于实施例4中增强材料的量，并降低磨削粉尘和液体丁腈橡胶的含量，具体为：磨削粉尘：66份，酚醛树脂：1份，液体丁腈橡胶：10份，膨胀石墨：2份，硫化钼：1份，膨胀珍珠岩粉：3份，黄铜粉：1份，聚丙烯腈纤维浆粕：8份、及玻璃纤维8份。
对比例3
与实施例1大致相同，不同之处在于摩擦材料中未添加有摩擦粒子，即在本对比例中，粘结剂的含量为15份、第二增强材料的含量为9份、第二摩擦性能调节剂的含量为50份。
对实施例1至实施例4，以及对比例1至对比例3所制得的摩擦制品进行抗冲击力、硬度、摩擦系数和磨损率(GB5763-2008)、以及噪音(按SAEJ1060方法评价，分值越高噪音越低)进行测试，测试结果如表1和表2：
表1摩擦系数及磨损率测试结果
Figure 516395DEST_PATH_IMAGE001
表2 抗冲击力、硬度、及噪音测试结果
Figure 201310024605X100002DEST_PATH_IMAGE002
由表1和表2可以看出，以本发明方法所制备的摩擦粒子及其摩擦材料具有磨损率低、强度高、硬度低和噪音低等优势。

Claims (10)

1.摩擦粒子，其特征在于，其可由以下方法制备而成：
1）备料：按照质量百分比为55-73%的磨削粉尘、1-3%的酚醛树脂、15-20%的液体丁腈橡胶、及7-22%的第一摩擦性能调节剂选取磨削粉尘、酚醛树脂、液体丁腈橡胶、及第一摩擦性能调节剂；
2）将上述物料按配比混拌均匀，然后将混合料投入密炼机中密炼5-8分钟，密炼温度为80-100℃，将密炼后的料块冷却后，破碎，即得摩擦粒子。
2.如权利要求1所述的摩擦粒子，其特征在于，所述摩擦粒子为4-40目的颗粒。
3.如权利要求1所述的摩擦粒子，其特征在于，所述摩擦粒子还包括占所述摩擦粒子总重量的4-8%的第一增强材料。
4.如权利要求3所述的摩擦粒子，其特征在于，所述第一增强材料由占所述摩擦粒子总重量的1-3%的聚丙烯腈纤维浆粕及3-5%的玻璃纤维组成。
5.如权利要求4所述的摩擦粒子，其特征在于，所述玻璃纤维为2mm短切玻璃纤维。
6.如权利要求1所述的摩擦粒子，其特征在于，所述第一摩擦性能调节剂由占所述摩擦粒子总重量的2-7%的膨胀石墨、1-4%的硫化钼、3-7%的膨胀珍珠岩粉、及1-4%的黄铜粉组成。
7.摩擦材料，其特征在于，其包括粘结剂、第二增强材料、第二摩擦性能调节剂、及摩擦粒子，所述摩擦粒子为权利要求1至6任一项所述的摩擦粒子。
8.如权利要求7所述的摩擦材料，其特征在于，以所述摩擦材料的总重量为基准，所述粘结剂的含量为5-15%、第二增强材料的含量为5-9%、第二摩擦性能调节剂的含量为40-70%、摩擦粒子的含量为20-50%。
9.摩擦制品，其可由下述方法制备而成：将权利要求7或8所述的摩擦材料热固化成型，然后经过后固化处理，即得到所述摩擦制品。
10.如权利要求9所述的摩擦制品，其特征在于，所述热固化成型步骤中的压力为150Kg/cm2，温度为160-170℃，所述后固化处理步骤中的温度为180℃，时间为4小时。
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