CN103820078A - 一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法 - Google Patents

Abstract

一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法，涉及复合材料技术领域，配方如下：增韧纤维15％、改性树脂16％、增摩剂14％、硫磺+锡粉9％、炭黑1.6％、氧化锌2.5％、硫酸钡8.9％、稻麦秸秆炭粉10％、氢氧化铝6％、改性溧珠14％、硬脂酸锌3％。将上述材料混合搅拌均匀，在模具中压制，并按工艺要求进行磨削、倒角等机械加工，即制得刹车片。该方法以稻麦秸秆为原材料制成炭粉取代摩擦材料配方中石墨，降低了每年由于大量焚烧秸秆所带来的大气污染，并降低了刹车片的生产成本，增强了刹车性能和制动效果，摩擦系数稳定，结构简单，刹车噪音小，环保无污染。

Description

一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法。

背景技术

改革开放以来，国民经济快速增长，科技创新、自主创新已成为国内工业发展的主流，我国工业正逐步向集约型、节能减排、低碳的方向发展。随着人们生活水平的日益提高，对汽车的需求也越来越大。近年来，我国汽车产业的产销数量不断增长，我国已然成为一个汽车产销大国。汽车上最重要的安全***就是制动***，所有的制动部件都是安全件，刹车片是整个制动***中重要的环节之一，直接影响到整个制动***的可靠性。刹车片与刹车盘(鼓)相互摩擦形成摩擦对偶，产生制动力矩，从而达到车辆减速刹车的目的。机动车辆中的刹车片主要采用石棉、钢纤维、树脂等多种原料制成，所制成的刹车片具有比重大、导热系数低、热稳定性差、噪音高和不耐高温等缺点，存在刹车可靠性差、磨损快、易老化断裂、使用寿命短等缺陷。其次，由于石棉中含有致癌物质而已被国家明令禁止使用。目前，作为石棉刹车片的替代产品，一般采用矿物纤维、炭纤维、钢纤维等材料制成，但都不同程度的存在熔点低、热稳定性低、散热效果差、摩擦系数小、刹车性能差、使用寿命短、制造成本高等缺点，尤其在频繁刹车或紧急刹车状态下，刹车片的摩擦面容易产生金属转移及咬合现象，导致刹车片离合的灵敏度下降。随着技术的发展，磷片石墨以其特有的比重小、耐高温、高导热、自润滑、强耐磨、强稳定性、抗热震、减噪好及良好的可塑性等性能，在刹车片行业中应用。机动车辆刹车片无论是石棉刹车片还是无石棉刹车片，都要用石墨做减摩剂，其一是为了保护对偶，其二是为了降低噪音。但是，由于石墨矿产资源逐年减少，石墨市场价格不断上升，成本增加，企业难以承受。科研单位与企业的技术人员在不断地探索、研究，希望研制出一种性能优越的磷片石墨摩擦材料替代品，以满足市场需求，虽然取得了一定的进展，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，提供一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法，该方法以稻麦秸秆为原材料制成炭粉，以减少摩擦材料对磷片石墨的使用量，增强了刹车性能和制动效果，降低了生产成本，摩擦系数稳定，结构简单，刹车噪音小，环保无污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种用稻麦秸秆制成碳粉摩擦材料，用该摩擦材料加以下材料成份：增韧纤维15％、改性树脂16％、增摩剂14％、硫磺+锡粉9％、炭黑1.6％、氧化锌2.5％、硫酸钡8.9％、稻麦秸秆炭粉10％、氢氧化铝6％、改性溧珠14％、硬脂酸锌3％，将上述材料混合搅拌均匀，在模具中压制，温度控制在150℃～160℃，压机压制压力为18兆帕，排气3次，每次30秒，保温300秒，后热处理温度为150℃～180℃，时间根据工件大小决定，一般4～12小时，然后降温至50℃时，热处理结束，按工艺要求进行磨削、倒角等机械加工，即制得用本发明稻草、麦秆碳粉摩擦材料制成的刹车片。

所述稻麦秸秆炭粉按如下方法制作：

稻麦秸秆选料清洗——烘干——粉碎——高压成芯棒——炭化——研磨成粉。

一、稻麦秸秆选料清洗

选用一年期的稻麦秸秆，发霉、腐烂的不可使用，采用新收割的稻麦秸秆收回后，清洗秸秆上的泥土和杂质。

二、烘干

清洗后的稻麦秸秆在太阳下进行暴晒或烘干。如果烘干，将温度控制在45℃-55℃，烘干时间控制在1小时-1.5小时，但不能使稻麦秸秆表面变褐色或发生脆性，必须要保持稻麦秸秆原来的颜色及韧性。用麦稻草水分仪进行检测，含水量控制在9％-12％左右，含水量最大不能超过13％。

三、粉碎

将烘干后的稻麦秸秆进行粉碎，粉碎后长度为0.1-0.2厘米左右，粉碎后的稻麦秸秆不得露天存放，用干燥仓库存放，严防再次进入水份。

四、高压成芯棒

粉碎后的稻麦秸秆内加入5％20-40目金蛭石，并用搅拌机搅拌均匀，利用蛭石高温膨胀的特性，增加芯棒受热的均匀度，从而提高炭化质量，再用制棒机压制成长度为10厘米、直径为6厘米左右的芯棒。

五、炭化

1、采用轨道炉或工业窑进行炭化，排潮期从点火至炉温上升到130℃，时间为4小时。

2、初级炭化温度从130℃至250℃，打开鼓风机，对窑内鼓风，初级炭化时间为4小时，鼓风机开30分钟，停30分钟，共4次。

3、全炭化温度从250℃至500℃，升温时间为1.5小时，温度升至500℃后，保持2小时，2小时后，再升温至650℃，时间为4小时，此期间，鼓风机开1小时，停1小时，共2次，4小时后再升温至850℃，后关闭鼓风机，1小时后，打开通风机，送入空气和水蒸气，注意控制水蒸气量，保持6小时。

4、降温从全炭化温度达到850℃后7小时进行，先用少量的水缓慢降温，温度降到200℃后停止用水，之后由炉内自然降温，当炉内温度降到100℃后，打开炉门，进行逐步冷却。

六、研磨

用粉碎机把全炭化后的炭棒进行粉碎，粉碎成细小颗粒后，加入5％的细小颗粒滑石，均匀搅拌，再用雷蒙磨磨制成100目的粉末。

七、检验指标

外观：黑色、深褐色

目数：小于等于100目

灰分：小于4％

密度：1.4-1.5

碳含量：75％-78％

水分：小于3％

莫氏硬度：小于2

吸油量：大于50ml/g

本发明的有益效果：我国稻麦秸秆资源丰富，回收成本低，以稻麦秸秆炭粉取代石墨，降低了每年由于大量焚烧秸秆所带来的大气污染，并降低了刹车片的生产成本。该方法以稻麦秸秆为原材料制成炭粉取代摩擦材料配方中石墨，增强了刹车性能和制动效果，摩擦系数稳定，结构简单，刹车噪音小，环保无污染。

具体实施方式

下面是结合实施例对本发明作进一步描述：

按如下步骤制作稻麦秸秆炭粉摩擦材料：

一、稻麦秸秆选料清洗

选用一年期的稻麦秸秆1吨，发霉、腐烂的不可使用，采用新收割的稻麦秸秆收回后，清洗秸秆上的泥土和杂质。

二、烘干

清洗后的稻麦秸秆在太阳下进行暴晒或烘干。如果烘干，将温度控制在45±1℃，时间自由控制，但不能使稻麦秸秆表面变色，必须要保持稻麦秸秆原来的颜色。用麦稻草水分仪进行检测，含水量控制在10％左右，含水量最大不能超过13％。

三、粉碎，

将烘干后的稻麦秸秆进行粉碎，粉碎后长度为0.1-0.2厘米左右，粉碎后的稻麦秸秆不得露天存放，严禁再次进水。

四、高压成芯棒

粉碎后的稻麦秸秆内加入5％20-40目金蛭石，并用搅拌机搅拌均匀，利用蛭石高温膨胀的特性，增加芯棒受热的均匀度，从而提高炭化质量，再用制棒机压制成长度为10厘米、直径为6厘米左右的芯棒。

五、炭化

1)采用轨道炉或工业窑进行炭化，排潮期从点火至炉温上升到130℃，时间为4小时。

2)初级炭化温度从130℃至250℃，打开鼓风机，对窑内鼓风，初级炭化时间为4小时，鼓风机开30分钟，停30分钟，共4次。

3)全炭化温度从250℃至500℃，升温时间为1.5小时，温度升至500℃后，保持2小时，2小时后，再升温至650℃，时间为4小时，此期间，鼓风机开1小时，停1小时，共2次，4小时后再升温至850℃，后关闭鼓风机，1小时后，打开通风机，送入空气和水蒸气，注意控制水蒸气量，保持6小时。

4)降温从全炭化温度达到850℃后7小时进行，先用少量的水缓慢降温，温度降到200℃后停止用水，之后由炉内自然降温，当炉内温度降到100℃后，打开炉门，进行逐步冷却。

六、研磨

用粉碎机把全炭化后的炭棒进行粉碎，粉碎成细小颗粒后，加入5％的细小颗粒滑石，均匀搅拌，再用雷蒙磨磨制成100目的粉末。

七、检验指标

外观：黑色、深褐色

目数：小于等于100目

灰分：小于4％

密度：1.4-1.5

碳含量：75％-78％

水分：小于3％

莫氏硬度：小于2

吸油量：大于50ml/g。

用以上方法制得本发明的稻麦秸秆碳粉摩擦材料。

取上述稻麦秸秆炭粉10g，再加上增韧纤维15g、改性树脂16g、增摩剂14g、硫磺+锡粉9g、炭黑1.6g、氧化锌2.5g、硫酸钡8.9g、氢氧化铝6.0g、改性溧珠14g、硬脂酸锌3g，将上述材料混合搅拌均匀，在模具中压制，温度控制在150℃，压机压制压力为18兆帕，排气3次，每次30秒，保温300秒，后热处理为150℃，时间为4小时，然后降温至50℃时，热处理结束，再将上述制得的材料按工艺要求进行磨削、倒角等机械加工，即制得用本发明的稻草、麦秆碳粉摩擦材料的刹车片。

用本发明的稻麦秸秆碳粉摩擦材料制得的刹车片，按照GB5763-2008标准在定速试验机上测试，结果如下表：

从表中数据可看出，本发明得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.3～0.4，在降温阶段，摩擦系数在0.3～0.4，磨损率小，完全达到国家标准。摩擦材料配方中加入本产品10％做成的刹车片产品在山东信义、俄罗斯进行检测均符合GB5763-2008和GB5764-1998标准以及国内刹车片行业标准。利用本技术生产的刹车片在上海大众捷达汽车上装车试用，经过越太行山、王屋山、秦岭、武当山，累计100000公里，行驶过程中制动平稳，制动噪音小，摩擦寿命长，比石墨刹车片性能稳定，是一种新型环保产品。本产品广泛用于交通运输车辆及各种工程作业机械摩擦制动装置的摩擦材料。作为摩擦材料起到调节摩擦系数、耐磨、润滑、保护对偶、减低刹车片刹车时的噪音，减少摩擦材料对磷片石墨的使用量。

Claims (2)

1.一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法，其步骤是：

用该摩擦材料加以下材料成份：增韧纤维15％、改性树脂16％、增摩剂14％、硫磺+锡粉9％、炭黑1.6％、氧化锌2.5％、硫酸钡8.9％、稻麦秸秆炭粉10％、氢氧化铝6％、改性溧珠14％、硬脂酸锌3％，将上述材料混合搅拌均匀，在模具中压制，温度控制在150℃～160℃，压机压制压力为18兆帕，排气3次，每次30秒，保温300秒，后热处理温度为150℃～180℃，时间根据工件大小决定，一般4～12小时，然后降温至50℃时，热处理结束，按工艺要求进行磨削、倒角等机械加工，即制得用本发明稻草、麦秆碳粉摩擦材料制成的刹车片。

2.根据权利要求1所述的一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法，其特征在于：所述稻麦秸秆炭粉按如下方法制作：

稻麦秸秆选料清洗——烘干——粉碎——高压成芯棒——炭化——研磨成粉。

一、稻麦秸秆选料清洗

选用一年期的稻麦秸秆，发霉、腐烂的不可使用，采用新收割的稻麦秸秆收回后，清洗秸秆上的泥土和杂质。

二、烘干

清洗后的稻麦秸秆在太阳下进行暴晒或烘干。如果烘干，将温度控制在45℃-55℃，烘干时间控制在1小时-1.5小时，但不能使稻麦秸秆表面变褐色或发生脆性，必须要保持稻麦秸秆原来的颜色及韧性。用麦稻草水分仪进行检测，含水量控制在9％-12％左右，含水量最大不能超过13％。

三、粉碎

将烘干后的稻麦秸秆进行粉碎，粉碎后长度为0.1-0.2厘米左右，粉碎后的稻麦秸秆不得露天存放，用干燥仓库存放，严防再次进入水份。

四、高压成芯棒

粉碎后的稻麦秸秆内加入5％20-40目金蛭石，并用搅拌机搅拌均匀，利用蛭石高温膨胀的特性，增加芯棒受热的均匀度，从而提高炭化质量，再用制棒机压制成长度为10厘米、直径为6厘米左右的芯棒。

五、炭化

1)采用轨道炉或工业窑进行炭化，排潮期从点火至炉温上升到130℃，时间为4小时。

2)初级炭化温度从130℃至250℃，打开鼓风机，对窑内鼓风，初级炭化时间为4小时，鼓风机开30分钟，停30分钟，共4次。

3)全炭化温度从250℃至500℃，升温时间为1.5小时，温度升至500℃后，保持2小时，2小时后，再升温至650℃，时间为4小时，此期间，鼓风机开1小时，停1小时，共2次，4小时后再升温至850℃，后关闭鼓风机，1小时后，打开通风机，送入空气和水蒸气，注意控制水蒸气量，保持6小时。

4)降温从全炭化温度达到850℃后7小时进行，先用少量的水缓慢降温，温度降到200℃后停止用水，之后由炉内自然降温，当炉内温度降到100℃后，打开炉门，进行逐步冷却。

六、研磨

用粉碎机把全炭化后的炭棒进行粉碎，粉碎成细小颗粒后，加入5％的细小颗粒滑石，均匀搅拌，再用雷蒙磨磨制成100目的粉末。

七、检验指标

外观：黑色、深褐色

目数：小于等于100目

灰分：小于4％

密度：1.4-1.5

碳含量：75％-78％

水分：小于3％

莫氏硬度：小于2

吸油量：大于50ml/g。