CN103836097A - 一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片 - Google Patents

Abstract

一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片，在配方中加入经过特殊处理的假菠萝麻纤维，所述假菠萝麻纤维经过预处理、酶法脱胶、超声波处理，并经过阻燃处理，使其性能适用于刹车片。掺有假菠萝麻的轿车刹车片，将天然纤维作为一种添加纤维，更加环保，减少刹车片摩擦碎屑对环境的污染，并且制动噪音小，本发明提供了一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片的配方及其制作工艺。

Description

一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片

技术领域

本发明涉及轿车刹车制动领域，尤其是一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片。

背景技术

汽车刹车片是汽车安全行驶的重要保障，在汽车技术发展的同时，人们也在不断的对汽车刹车片的性能进行研究改进，刹车片在制动的过程中会产生磨损，磨损过程中产生的碎屑会对环境造成污染，尤其是其中的重金属纤维材质，会对环境、人体造成很大的危害，如何使刹车片在满足制动要求的前提下，更加的环保、安全，是刹车片研究的一个方向。自然界中存在的某些植物纤维，经过加工处理后，具有良好的机械性能，可以作为刹车片的一种添加纤维。假菠萝麻纤维属龙舌兰科龙舌兰属，叶生硬质纤维，是多年生粗壮植物，地上茎极短，有地下根状茎，叶剑形，短而硬直，叶长50～100cm，簇生于茎上，放射状排列，肉质厚，能越数年不凋，叶黄绿色，边缘有钩刺，叶纤拉力强，叶片短而多，叶缘有锯齿，一个生命周期7～10年，长叶约1千片，纤维率4.0％～4.3％。印度及中国的广东、广西部分地区均有分布，多处于野生状态。作为一种资源丰富的自然植物纤维，如果能够加以利用，将其作为一种刹车片添加纤维，可以在一定程度上减少其他纤维的添加量，相对其他硬度较高的纤维材料，可以减少刹车片制动过程中的产生的噪音，同时减少磨损碎屑对环境的污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片及其制备工艺。

一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片具有耐热衰退性，噪音低，对偶磨损小，无石棉纤维添加，环保，低磨耗等优点，能够满足轿车刹车片的性能要求。

一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片的制备工艺包括假菠萝麻纤维的处理工艺及刹车片的加工工艺。

本发明的实现方式如下：

一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片，配方中包括丁腈橡胶改性酚醛树脂，钛酸钾晶须，假菠萝麻纤维，铜纤维，锆英石，硅灰石，蛭石，石墨，炭黑，三硫化二锑，氧化镁，云母，重晶石等组成。

所述丁腈橡胶改性酚醛树脂是以丁腈橡胶粉等为改性剂、腰果油改性树脂为添加剂通过添加多种原料、橡胶助剂、摩擦性能调节剂，制得磨耗低、抗冲击强度高、硬度和摩擦系数适中，高温下抗热衰退明显的提高，且加工热膨胀和热龟裂小。

所述钛酸钾晶须为上海晶须复合材料制造有限公司生产，六钛酸钾晶须使用温度为1000℃，也提高了刹车片的使用温度，确保了刹车片制动过程的安全性能；六钛酸钾晶须的导热系数较低，而且温度越高，导热系数越低，也减缓了摩擦过程中能量的传递速率，降低了刹车片的升温速率，也确保了制动过程的安全性能。

所述黄铜纤维为大正金属纤维(珠海)有限公司生产的粉碎型黄铜纤维。黄铜的导热性能好，寿命长，可以使对偶形成一层铜保护膜，铜较软，小于对偶(铸铁，合金钢等)可以减少对对偶的磨损。

所述锆英石为营口阿斯创化工有限公司生产，锆英石具有软中有刚刚中有软的属性，增摩效果非常明显，抗热震动性能好，不产生震动噪音，可获得较好的制动效果，锆英石的目数为100目。

所述硅灰石纤维为营口阿斯创化工有限公司生产，采用针状硅灰石，硅灰石纤维稳定性好，表面温度可维持450℃左右，短时间内能承受800℃高温，热传导性低，有良好的耐久性，磨损小，制动过程噪音小。

所述蛭石为河北达利通矿产制品厂生产，蛭石具有质轻、耐磨、吸音、耐高温及高孔隙率的特点，用来改善摩擦材料的高温性能和减震效果，使汽车制动更加平稳，增加制动的舒适感，此外蛭石的片型结构还可以对摩擦材料起到一定的增强作用。

所述石墨为常州市武进华东特种纤维制造有限公司生产，目数为60目，石墨具有良好的导热和耐高温性能，可改善材料的抗磨性能。

所述炭黑为卡博特炭黑，加速扩散制动过程中产生的热量，炭黑也可以对摩擦材料进行补强，以帮助保持摩擦材料的完整性，并延长它们的使用寿命，同时可以保持摩擦稳定性、颜色均匀性，以增强耐磨性并减少制动噪音。

所述三硫化二锑为九江富瑞思摩新擦材料有限公司生产，三硫化二锑具有固体润滑剂的作用，对稳定摩擦因数、降低磨损率、保护摩擦盘起重要作用。

所述氧化镁为邢台市镁神化工有限公司生产，氧化镁具有耐高温、耐磨、增加摩擦系数、增加韧度、增加稳定性、降低刹车噪音等特性。

所述云母为河北省寿灵县精细矿产加工厂生产，目数为100目，具有良好的耐酸、耐碱、化学稳定性能，还具有很好的绝缘和耐热性能。

所述重晶石为枣阳市五联实业有限公司生产，重晶石的含量为80％，硬度为3，目数为200，其摩擦系数稳定，磨耗小，特别是在高温下能形成的摩擦界层，能防止对偶表面擦伤，使对偶表面磨得更光洁。

所述的假菠萝麻纤维经过特殊的工艺处理，使其具有刹车片添加纤维所需性能。假菠萝麻原茎经过酶法脱胶、超声波等处理，获得假菠萝麻纤维，假菠萝麻纤维的表面经过阻燃处理，然后切割成为纤维长度为3mm的短纤维，作为刹车片的添加纤维，具体见假菠萝麻纤维的处理方法。

所述超声波处理中使用的超声波清洗机，为自制超声波清洗机，频率为28kHz，功率为100～5000W。，

本发明通过下述两点特殊工艺，实现本发明所述刹车片的制备。

1.对假菠萝麻纤维进行加工处理，使其性能符合刹车片要求，具体处理工艺见假菠萝麻纤维处理工艺。

2.通过特定的刹车片的加工工艺，完成掺有假菠萝麻纤维刹车片的制作、加工，具体工艺见刹车片制作工艺。

假菠萝麻纤维的处理工艺：

假菠萝麻纤维在使用前经过三道工序处理，分别为假菠萝纤维的预处理，假菠萝纤维的酶法脱胶处理，假菠萝纤维的超声波处理，具体的处理工艺顺序为：预处理——酶法脱胶——超声波处理，经过处理后，制得所需性能的假菠萝麻纤维。

所述的预处理工序：

选取新假菠萝麻作为加工原材料，因为陈假菠萝麻中果胶含量为新麻的三倍以上，纤维素含量却比新麻低，说明陈假菠萝麻比新假菠萝麻脱胶难度更大，且制成率低，故选用新假菠萝麻作为加工原材料。将假菠萝麻原茎浸泡于质量分数为10％的NaOH溶液中，常温下浸泡处理4h，再用去离子水冲洗呈中性，等待进入下一步工序。

所述酶法脱胶工艺：

使用脱胶酶的浓度为3g/L，浴比浓度为1：10，加酶量为所需处理假菠萝麻原茎重量的0.5％，水温为39℃，将假菠萝麻原茎浸泡在由脱胶酶与水配比而成的脱胶液中，浸泡时间为60-70小时，浸泡的过程中，不需要更换脱胶液，浴比浓度为1：10，为提高脱胶效率，可以在脱胶液中加入1g/L的非离子表面活性剂，保持水温在45℃±1℃，可以减少浸泡时间在30-40小时，脱胶液可以重复使用5-6次，脱胶液使用后，经过简单的处理即可达到污水排放标准，降低污水处理成本，从而达到节约成本的目的。

所述超声波处理工艺：

1)超声波频率取28kHz，超声介质为质量分数0.5％～3.0％的NaOH水基介质，温度选择45～60℃，把假菠萝麻纤维放在2％的NaOH稀溶液中浸泡30分钟，此过程保证水温60℃，取出后烘干。

2)再次把10kg重的上述假菠萝麻纤维放入5K瓦的超声波水池中，水温60℃，池水的重量200kg，加入浓硫酸0.5L，再加入TDI2kg，作用时间1.5小时。

上述反应之中的超声波的功率是重要条件，将超声波频率调整为28KHz，作用40分钟，然后将频率调整为45KHz，作用时间为1小时。超声波作用于液体溶液时，液体介质要做压缩与稀疏的周期振动，从而引起液体内部各点受到压力或拉伸力作用，拉伸力的作用会将大量液体撕裂，并形成大量微小气泡，即空化泡。当这些巨量空化泡破裂时，能放出巨大的能量而形成冲击波，对浸在液体内部的固体物质表面形成强大的冲击与破坏。从而达到假菠萝麻纤维改性的效果。

经超声波处理，假菠萝麻纤维成单纤维状，烘干温度120℃，经烘干后呈分散单纤维的状态，对假菠萝麻纤维进行表面阻燃处理后，进行切短工序，成为符合混杂纤维的长度为3mm的材料。

刹车片的制作工艺如下：

刹车片的加工和填充过程如下：

1.配料将树脂、纤维、填料按照配方的比例在自动配料***中进行配料，自动加料，计量，排料；

2.混料经过配比称重好的物料倒入到混料机中，混料机采用犁耙式混料机，混料时间约为20Min；

3.注射经过混料后的物料，呈流动胶体状态，将胶体状态的物料加入到注射装置中，向压制模具中注射，采用的注射机为螺杆旋转注射机。

刹车片的压制过程如下：

1.压制模具中充满胶状摩擦材料混合物后，利用锁模装置将压制模具锁紧；

2.在压制过程中，保持热压温度在165℃左右，热压压力为23～26MPa，保

压时间为6～9Min；

3.压制完成后对其进行保温处理，在120℃下保温1小时，在150℃下保温1

小时，在180℃下保温2小时，随炉温冷却；

4.将制备好的摩擦材料按照所需的刹车片摩擦块的尺寸切割，将摩擦块和

钢背放在模具中压制成型；

5.经过压制后的刹车片，要经过热处理工序处理，热处理温度为160℃～190℃，热处理时间为2.5～3h，然后随炉冷却；

6.将热处理后的刹车片，用刀具对周边的溢料和毛刺进行处理，根据技术要求进行钻孔，磨削内弧、外弧以及倒角，打印标记，检验。

具体实施方式

根据实验得出上述原材料的三种优选配方比例分别为表1、表2、表3所示。

序号	名称	比例
			1	丁腈橡胶改性酚醛树脂	25
2	钛酸钾晶须	10
			3	假菠萝麻纤维	4
4	铜纤维	2.6
			5	锆英石	15.8
6	硅灰石	5
			7	蛭石	3.8
8	石墨	13
			9	炭黑	8
10	三硫化二锑	3.2
			11	氧化镁	6.1
12	云母	2.4
			13	重晶石	1.1

表1配方1

序号	名称	比例
			1	丁腈橡胶改性酚醛树脂	29.1
2	钛酸钾晶须	8.5
			3	假菠萝麻纤维	3.5
4	铜纤维	2.8
			5	锆英石	13.5
6	硅灰石	5.6
			7	蛭石	3.5
8	石墨	13.6
			9	炭黑	8.2
10	三硫化二锑	3.3
			11	氧化镁	5
12	云母	2.1
			13	重晶石	1.3

表2配方2

表3配方3

掺有假菠萝麻纤维的汽车刹车片具有稳定的摩擦系数，对偶磨损小，耐磨性好，耐腐蚀，热衰退性小，噪音小，舒适性好，对环境友好等优点。尤其是掺入假菠萝麻纤维，将天然纤维作为一种添加纤维，更加环保，减少刹车片摩擦碎屑对环境的污染，同时，假菠萝麻纤维在我国分布广泛，易于获得，加工成本较低，作为一种刹车片纤维添加，可以降低刹车片的成本。

Claims (3)

1.一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片，其配方包括：丁腈橡胶改性酚醛树脂，钛酸钾晶须，假菠萝麻纤维，铜纤维，锆英石，硅灰石，蛭石，石墨，炭黑，三硫化二锑，氧化镁，云母，重晶石。

2.根据权利要求1所述的一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片，其特征在于假菠萝麻纤维经过特殊工艺处理，改善其性能，使其适应于刹车片工作环境，刹车片在所提供制作工艺条件下生产制备。

3.根据权利要求1所述的一种掺有假菠萝麻的轿车刹车片，其特征在于配方中所述假菠萝麻纤维经过经过预处理、酶法脱胶、超声波处理，并经过阻燃处理后，将假菠萝麻纤维切割成长度为3mm短纤维，作为刹车片添加纤维。