CN104405807B - 一种汽车刹车片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车刹车片的材料配方及其制备方法。由以下材料经过模具热压成型制成，其材料配方主要包括：黏合剂、经表面处理过的混杂纤维、摩擦调节剂、改性石墨烯、填料、润滑剂、固化剂、促进剂、抗氧化剂、偶联剂。本发明的优点是，配方中添加了改性石墨烯，并采用改性酚醛树脂的组合物作为材料黏合剂，采用经表面活化处理过的混杂纤维作为增强纤维，从而解决了传统刹车片摩擦系数、磨损率指标低和刹车噪音高的问题，制得内聚强度高、热分解温度高、韧性好以及粘结强度高的汽车刹车片。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车刹车片的材料配方及其制备方法，特别是涉及一种汽车刹车片的制备方法。
背景技术
随着汽车产业的高速发展，汽车用户对制动安全性能的要求越来越高，市场上常见的刹车片多为石棉制品，在紧急刹车的情况下，摩擦系数会急剧下降，导致动力矩衰退严重，影响驾车的安全性，而且石棉材质在高温磨损的作用下会产生大量粉尘，具有致癌作用。
优良的摩擦片材料应具有良好的摩擦系数和耐磨损性能、高的弹性模量、足够的机械强度、高的耐热性以及高的导热性和热容量，才能保证使用寿命达到设计要求、实现***的小型化和轻量化，进而提高车辆的机动性和可靠性。自从2004年石墨烯被发现以来，是一种二维碳纳米材料，其做为新型的摩擦调节剂，对增加汽车刹车片的耐磨性具有深远的研究意义。
发明内容
本发明所要解决的技术难题是，克服现有技术的不足，提供一种汽车刹车片，具有超高的耐磨损性和机械强度。
本发明技术解决方案是，由以下以重量份数配比的原料制成：黏合剂12～20份，增强纤维20～40份，摩擦调节剂6～18份，石墨烯4～8份，填料40～60份，固化剂2～6份，固化促进剂0.3～1份，抗氧化剂3～6份，偶联剂2～5份；其中，所述的增强纤维是经表面活化处理、包覆酸酐基团的混杂纤维，所述的石墨烯为改性后的石墨烯。
所述黏合剂为改性酚醛树脂的组合物，且此组合物由硼酚醛树脂，苯三酚-二乙烯基苯缩聚树脂以及硅氧烷基橡胶组成。
所述混杂纤维由碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维混杂组成，且此混杂纤维是经过表面活化处理、包覆酸酐基团的混杂纤维。
所述摩擦调节剂由碳化硅、石墨、氧化铝以及针状硅灰石复配而成。
所述填料由硫酸钡、碳酸钡、棕刚玉以及石油焦复配而成。
所述固化剂为六次甲基四胺与对甲苯磺酰氯的混合物。
所述固化促进剂为甲苯-2,4-二（N，N′-二甲氨基丙脲）。
所述抗氧化剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按照质量比为5:1~3:1复配而成。
所述偶联剂为硅烷偶联剂与锆铝酸盐偶联剂的混合物。
本发明的具体制备工艺步骤如下：
1）混杂纤维的表面活化处理：将混杂纤维置于等离子体反应腔体中，先向其中通入高纯氩气5～15min，然后通入纯氧气5～10min，在功率80～120W下放电处理3～7min，得到等离子体活化纤维，并将得到的等离子体活化纤维置于马来酸酐二甲苯溶剂中进行超声处理，最后在150℃～180℃的条件下进行接枝马来酸酐，得到表面活化的混杂纤维。
2）改性石墨烯的制备：先将氧化石墨放置于DMF溶剂中，通入氮气，持续搅拌5min，加入甲苯-2,4-二异氰酸酯混合搅拌12h，添加一定量的二氯甲烷进行过滤，最后将得到的氧化石墨烯使用氢氟酸进行还原得到改性石墨烯。
3）将步骤1）与2）中所得的混杂纤维与改性石墨烯和改性酚醛树脂的组合物、摩擦调节剂、填料放置于搅拌釜中搅拌10～30min，搅拌速度为1000～3000rpm，待混合均匀后加入固化剂、固化促进剂、抗氧剂以及偶联剂，继续机械搅拌10～20min，并在160℃～180℃和20～30MPa的条件下进行热压制成型，最后利用干磨设备进行加工即可得到高性能环保型汽车刹车片。
本发明与现有技术相比所具备的优点是：
1）经过改性的石墨烯能够与基体表面有很好的结合，分散均匀，能够与其他摩擦调节剂复配提高汽车刹车片的摩擦系数。
2）混杂纤维的表面活化处理能够有效地提高纤维与树脂的界面相容性，从而有效地提高汽车刹车片的机械强度。
3）本发明采用改性酚醛树脂的组合物作为材料黏合剂，能够有效地增加树脂的耐热性和韧性，从而提高了汽车刹车片的抗冲击性能、弹性模量和耐热温度。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
先将混杂纤维置于等离子体反应腔体中，先向其中通入高纯氩气5min，然后通入纯氧气5min，在功率80W下放电处理3min，得到等离子体活化纤维，并将得到的等离子体活化纤维置于马来酸酐二甲苯溶剂中进行超声处理，最后在150℃的条件下进行接枝马来酸酐，得到表面活化的混杂纤维。然后将氧化石墨放置于DMF溶剂中，通入氮气，持续搅拌5min，加入甲苯-2,4-二异氰酸酯混合搅拌12h，添加一定量的二氯甲烷进行过滤，最后将得到的氧化石墨烯使用氢氟酸进行还原得到改性石墨烯。最后将20份混杂纤维与4份改性石墨烯和12份改性酚醛树脂的组合物、6份摩擦调节剂、40份填料放置于搅拌釜中搅拌10min，搅拌速度为1000rpm，待混合均匀后加入2份固化剂、0.3份固化促进剂、3份抗氧剂以及2份偶联剂，继续机械搅拌10min，并在160℃和20MPa的条件下进行热压制成型，最后利用干磨设备进行加工即可得到高性能环保型汽车刹车片。
实施例2
先将混杂纤维置于等离子体反应腔体中，先向其中通入高纯氩气10min，然后通入纯氧气8min，在功率100W下放电处理5min，得到等离子体活化纤维，并将得到的等离子体活化纤维置于马来酸酐二甲苯溶剂中进行超声处理，最后在160℃的条件下进行接枝马来酸酐，得到表面活化的混杂纤维。然后将氧化石墨放置于DMF溶剂中，通入氮气，持续搅拌5min，加入甲苯-2,4-二异氰酸酯混合搅拌12h，添加一定量的二氯甲烷进行过滤，最后将得到的氧化石墨烯使用氢氟酸进行还原得到改性石墨烯。最后将30份混杂纤维与5份改性石墨烯和15份改性酚醛树脂的组合物、8份摩擦调节剂、50份填料放置于搅拌釜中搅拌20min，搅拌速度为2000rpm，待混合均匀后加入3份固化剂、0.5份固化促进剂、4份抗氧剂以及4份偶联剂，继续机械搅拌10min，并在170℃和25MPa的条件下进行热压制成型，最后利用干磨设备进行加工即可得到高性能环保型汽车刹车片。
实施例3
先将混杂纤维置于等离子体反应腔体中，先向其中通入高纯氩气15min，然后通入纯氧气10min，在功率120W下放电处理7min，得到等离子体活化纤维，并将得到的等离子体活化纤维置于马来酸酐二甲苯溶剂中进行超声处理，最后在180℃的条件下进行接枝马来酸酐，得到表面活化的混杂纤维。然后将氧化石墨放置于DMF溶剂中，通入氮气，持续搅拌5min，加入甲苯-2,4-二异氰酸酯混合搅拌12h，添加一定量的二氯甲烷进行过滤，最后将得到的氧化石墨烯使用氢氟酸进行还原得到改性石墨烯。最后将40份混杂纤维与8份改性石墨烯和20份改性酚醛树脂的组合物、18份摩擦调节剂、60份填料放置于搅拌釜中搅拌30min，搅拌速度为3000rpm，待混合均匀后加入6份固化剂、1份固化促进剂、6份抗氧剂以及5份偶联剂，继续机械搅拌30min，并在180℃和30MPa的条件下进行热压制成型，最后利用干磨设备进行加工即可得到高性能环保型汽车刹车片。
Claims (9)
1.一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：黏合剂12～20份，增强纤维20～40份，摩擦调节剂6～18份，石墨烯4～8份，填料40～60份，固化剂2～6份，固化促进剂0.3～1份，抗氧化剂3～6份，偶联剂2～5份；其中，所述的增强纤维是经表面活化处理、包覆酸酐基团的混杂纤维；所述的石墨烯为改性后的石墨烯；具体制备工艺步骤如下：
1）混杂纤维的表面活化处理：将混杂纤维置于等离子体反应腔体中，先向其中通入高纯氩气5～15min，然后通入纯氧气5～10min，在功率80～120W下放电处理3～7min，得到等离子体活化纤维，并将得到的等离子体活化纤维置于马来酸酐二甲苯溶剂中进行超声处理，最后在150℃～180℃的条件下进行接枝马来酸酐，得到表面活化的混杂纤维;
2）改性石墨烯的制备：先将氧化石墨放置于DMF溶剂中，通入氮气，持续搅拌5min，加入甲苯-2,4-二异氰酸酯混合搅拌12h，添加一定量的二氯甲烷进行过滤，最后将得到的氧化石墨烯使用氢氟酸进行还原得到改性石墨烯;
3）将上述步骤1）与2）中所得的混杂纤维与改性石墨烯和改性酚醛树脂的组合物、摩擦调节剂、填料放置于搅拌釜中搅拌10～30min，搅拌速度为1000～3000rpm，待混合均匀后加入固化剂、固化促进剂、抗氧剂以及偶联剂，继续机械搅拌10～20min，并在160℃～180℃和20～30MPa的条件下进行热压制成型，最后利用干磨设备进行加工即可得到高性能环保型汽车刹车片。
2.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述黏合剂为改性酚醛树脂的组合物，且此组合物由硼酚醛树脂、苯三酚-二乙烯基苯缩聚树脂和硅氧烷基橡胶组成。
3.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述混杂纤维由碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维混杂组成，且此混杂纤维是经过表面活化处理、包覆酸酐基团的混杂纤维。
4.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述摩擦调节剂由碳化硅、石墨、氧化铝以及针状硅灰石复配而成。
5.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述填料由硫酸钡、碳酸钡、棕刚玉和石油焦复配而成。
6.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述固化剂为六次甲基四胺与对甲苯磺酰氯的混合物。
7.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述固化促进剂为甲苯-2,4-二（N，N′-二甲氨基丙脲）。
8.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述抗氧化剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按照质量比5:1~3:1复配而成。
9.如权利要求1所述的一种汽车刹车片的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂与锆铝酸盐偶联剂的混合物。
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