CN105949707A - 一种组合式刹车片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式刹车片，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶10‑30份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶10‑20份、改性石墨3‑15份、聚四氟乙烯1‑5份、二硫化钼5‑15份、剑麻纤维10‑35份、碳纤维15‑35份、铝纤维10‑25份、钼纤维5‑15份、云母粉5‑10份、硅化锆5‑15份、氮化硅3‑15份、锡酸锌1‑5份、八苯基倍半硅氧烷3‑10份、硼化锆5‑15份、氧化石墨烯2‑10份、铜粉3‑12份、碳化硼3‑12份、丁腈橡胶粉3‑12份。本发明提出的组合式刹车片，其耐高温性好，耐热稳定性能优异，耐磨性能高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片技术领域，尤其涉及一种组合式刹车片。
背景技术
随着中国汽车产销量的高速增长，中国汽车制造水平和技术水平也得到稳步发展和提高。对有自主知识产权和研发能力的汽车零部件供应商也是很好的机遇与挑战。刹车片是汽车中最为常见的零部件之一，其由钢片和贴在钢片上的摩擦基板组成，是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用。但是现有的刹车片用摩擦材料的强度较低，在摩擦产生高温的情况下，热稳定性较差，一些原料在产生高温度的情况时容易被氧化，导致摩擦材料的使用寿命低，不耐高温，热稳定性差，不耐用，从而影响了刹车片的性能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种组合式刹车片，其耐高温性好，耐热稳定性能优异，耐磨性能高，使用寿命长。
本发明提出的一种组合式刹车片，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶10-30份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶10-20份、改性石墨3-15份、聚四氟乙烯1-5份、二硫化钼5-15份、剑麻纤维10-35份、碳纤维15-35份、铝纤维10-25份、钼纤维5-15份、云母粉5-10份、硅化锆5-15份、氮化硅3-15份、锡酸锌1-5份、八苯基倍半硅氧烷3-10份、硼化锆5-15份、氧化石墨烯2-10份、铜粉3-12份、碳化硼3-12份、丁腈橡胶粉3-12份。
优选地，所述摩擦块的原料中，酚醛树脂、端羧基聚丁二烯液体橡胶、羧基交联型丙烯酸酯橡胶的重量比为100：18-25：13-18。
优选地，所述摩擦块的原料中，剑麻纤维、碳纤维、铝纤维、钼纤维的重量比为15-30：20-30：15-20：8-12。
优选地，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶20份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶15份、改性石墨12份、聚四氟乙烯3.2份、二硫化钼10份、剑麻纤维25份、碳纤维25份、铝纤维18份、钼纤维10份、云母粉8.5份、硅化锆12份、氮化硅11份、锡酸锌3.2份、八苯基倍半硅氧烷7.8份、硼化锆12份、氧化石墨烯8.2份、铜粉10份、碳化硼10份、丁腈橡胶粉10份。
优选地，所述酚醛树脂为硼改性酚醛树脂、磷改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂中的一种或者多种与钼酚醛树脂、钡酚醛树脂、苯乙炔酚醛树脂的混合物；酚醛树脂选择硼改性酚醛树脂、磷改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂中的一种或者多种与钼酚醛树脂、钡酚醛树脂、苯乙炔酚醛树脂的混合物，加入体系中作为摩擦块的基体，能改善体系的机械强度，同时具有很好的阻燃性能，与体系中的锡酸锌配合后，起到一定的抗氧化作用，提高了体系的耐热性。
优选地，所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将4-10份酚醛树脂、2-8份硅烷偶联剂KH-550、50-75份氧化天然石墨、5-20份纳米二氧化硅、3-10份纳米二氧化钛、1-10份纳米氧化铝、3-10份正硅酸乙酯和1-5份苯基三乙氧基硅烷加入100份乙醇中混合均匀,在常温下搅拌2-4h，升温至65-75℃，搅拌20-50min后蒸发、烘干后粉碎，经300-350目筛过滤后得到所述改性石墨。
优选地，所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将8份酚醛树脂、5份硅烷偶联剂KH-550、55份氧化天然石墨、12份纳米二氧化硅、7.5份纳米二氧化钛、8份纳米氧化铝、12份正硅酸乙酯和3.2份苯基三乙氧基硅烷加入100份乙醇中混合均匀,在常温下搅拌3h，升温至70℃，搅拌30min后蒸发、烘干后粉碎，经320目筛过滤后得到所述改性石墨；在改性石墨的过程中，加入了酚醛树脂、硅烷偶联剂KH-550、正硅酸乙酯和苯基三乙氧基硅烷作为改性剂，并加入了纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝进行配合，改善了氧化天然石墨表面的性质，将得到的改性石墨加入体系中，在体系中分散均匀，显著提高了摩擦块的摩擦系数，减小了磨损量，提高了刹车片的耐磨性能和耐热性能。
优选地，所述剑麻纤维为改性剑麻纤维；所述改性剑麻纤维按照以下工艺进行制备：将剑麻纤维浸泡于质量分数为20-25％的NaOH溶液中，室温下搅拌2-3.5h，烘干后得到物料A；将物料A加入四氯化碳中，然后加入二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂，搅拌2-3.5h后烘干得到所述改性剑麻纤维；在改性剑麻纤维的制备过程中，首先用NaOH溶液对剑麻纤维进行了处理，除去了纤维中部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质，提高了剑麻纤维的分子取向，同时在其表面引入了更多的羟基等含氧基团，将其与二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂混合后，其中的-OH等含氧基团易与二苯甲烷二异氰酸酯中的-NCO以及环氧树脂中的环氧基反应形成共价键，从而将二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂引入到了剑麻纤维的表面得到了改性剑麻纤维，将改性剑麻纤维加入体系中，增强了其与基体的界面偶合作用，有利于剑麻纤维在体系中的均匀分散，显著提高了体系的强度、耐热性和耐磨性。
优选地，加入四氯化碳中的物料A与二苯甲烷二异氰酸酯、环氧树脂的重量比为100:2-5:3-10。
优选地，所述碳化硼的体积密度为2-2.5g/cm3，相对密度为96-97％，维氏硬度为26-28GPa，抗弯强度为400-430MPa。
本发明组合式刹车片的摩擦块，以酚醛树脂为主料，并加入了端羧基聚丁二烯液体橡胶和羧基交联型丙烯酸酯橡胶对其进行改性，通过调节端羧基聚丁二烯液体橡胶、羧基交联型丙烯酸酯橡胶与酚醛树脂的比例，使三者的性能协同，在体系中形成了“海-岛”结构，当摩擦块受到冲击后能产生大量的纹银，消耗冲击能量，提高了体系的冲击强度和耐热性，克服了单纯的酚醛树脂脆性大和耐热性不是很理想的缺点；加入了改性石墨、聚四氟乙烯和二硫化钼配合作为润滑剂，使三者的性能相互配合，减小了制动时的摩擦系数，同时使其在体系中与酚醛树脂具有较高的粘结强度，克服了单纯的石墨与酚醛树脂粘结强度低的缺陷，并赋予摩擦块优异的抗热衰退性能，配合加入了硅化锆、氮化硅、硼化锆、碳化硼作为研磨剂，通过控制润滑剂与研磨剂的比例，维持了体系摩擦系数的稳定性，减小了磨损率，且在体系中较稳定，高温衰退很小，提高了刹车片的耐磨性、耐高温性和耐热稳定性；剑麻纤维、碳纤维、铝纤维、钼纤维加入体系中配合作为补强纤维，性能可互补，发挥混杂效应，克服了单一纤维增强的摩擦材料性能不全面、存在着各种缺陷的缺点，显著提高了摩擦块的耐热性和强度，全面提高了刹车片的性能；铜粉加入体系中，与云母粉、氧化石墨烯、锡酸锌以及八苯基倍半硅氧烷和丁腈橡胶粉配合，显著的提高了体系的耐热性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种组合式刹车片，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶30份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶10份、改性石墨15份、聚四氟乙烯1份、二硫化钼15份、剑麻纤维10份、碳纤维35份、铝纤维10份、钼纤维15份、云母粉5份、硅化锆15份、氮化硅3份、锡酸锌5份、八苯基倍半硅氧烷3份、硼化锆15份、氧化石墨烯2份、铜粉12份、碳化硼3份、丁腈橡胶粉12份。
实施例2
本发明提出的一种组合式刹车片，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶10份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶20份、改性石墨3份、聚四氟乙烯5份、二硫化钼5份、剑麻纤维35份、碳纤维15份、铝纤维25份、钼纤维5份、云母粉10份、硅化锆5份、氮化硅15份、锡酸锌1份、八苯基倍半硅氧烷10份、硼化锆5份、氧化石墨烯10份、铜粉3份、碳化硼12份、丁腈橡胶粉3份。
实施例3
本发明提出的一种组合式刹车片，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶25份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶13份、改性石墨13份、聚四氟乙烯3份、二硫化钼12份、剑麻纤维15份、碳纤维30份、铝纤维15份、钼纤维12份、云母粉7份、硅化锆13份、氮化硅10份、锡酸锌3.5份、八苯基倍半硅氧烷6份、硼化锆13份、氧化石墨烯6份、铜粉11份、碳化硼9份、丁腈橡胶粉12份；
其中，所述酚醛树脂为有机硅改性酚醛树脂与钼酚醛树脂、钡酚醛树脂、苯乙炔酚醛树脂按重量比为1:5:3:2的混合物；
所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将4份酚醛树脂、8份硅烷偶联剂KH-550、50份氧化天然石墨、20份纳米二氧化硅、3份纳米二氧化钛、10份纳米氧化铝、3份正硅酸乙酯和5份苯基三乙氧基硅烷加入100份乙醇中混合均匀,在常温下搅拌2h，升温至75℃，搅拌20min后蒸发、烘干后粉碎，经350目筛过滤后得到所述改性石墨；
所述剑麻纤维为改性剑麻纤维；所述改性剑麻纤维按照以下工艺进行制备：将剑麻纤维浸泡于质量分数为25％的NaOH溶液中，室温下搅拌2h，烘干后得到物料A；将物料A加入四氯化碳中，然后加入二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂，其中，物料A与二苯甲烷二异氰酸酯、环氧树脂的重量比为100:5:3，搅拌3.5h后烘干得到所述改性剑麻纤维；
所述碳化硼的体积密度为2g/cm3，相对密度为97％，维氏硬度为26GPa，抗弯强度为430MPa。
实施例4
本发明提出的一种组合式刹车片，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶18份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶18份、改性石墨10份、聚四氟乙烯4份、二硫化钼9份、剑麻纤维30份、碳纤维20份、铝纤维20份、钼纤维8份、云母粉9份、硅化锆10份、氮化硅12份、锡酸锌3份、八苯基倍半硅氧烷8份、硼化锆10份、氧化石墨烯8.5份、铜粉9份、碳化硼12份、丁腈橡胶粉9份；
其中，所述酚醛树脂为磷改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂与钼酚醛树脂、钡酚醛树脂、苯乙炔酚醛树脂按重量比为5:7:3:2:4的混合物；
所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将10份酚醛树脂、2份硅烷偶联剂KH-550、75份氧化天然石墨、5份纳米二氧化硅、10份纳米二氧化钛、1份纳米氧化铝、10份正硅酸乙酯和1份苯基三乙氧基硅烷加入100份乙醇中混合均匀,在常温下搅拌4h，升温至65℃，搅拌50min后蒸发、烘干后粉碎，经300目筛过滤后得到所述改性石墨；
所述剑麻纤维为改性剑麻纤维；所述改性剑麻纤维按照以下工艺进行制备：将剑麻纤维浸泡于质量分数为20％的NaOH溶液中，室温下搅拌3.5h，烘干后得到物料A；将物料A加入四氯化碳中，然后加入二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂,其中，物料A与二苯甲烷二异氰酸酯、环氧树脂的重量比为100:2:10，搅拌2h后烘干得到所述改性剑麻纤维；
所述碳化硼的体积密度为2.5g/cm3，相对密度为96％，维氏硬度为28GPa，抗弯强度为400MPa。
实施例5
本发明提出的一种组合式刹车片，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶20份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶15份、改性石墨12份、聚四氟乙烯3.2份、二硫化钼10份、剑麻纤维25份、碳纤维25份、铝纤维18份、钼纤维10份、云母粉8.5份、硅化锆12份、氮化硅11份、锡酸锌3.2份、八苯基倍半硅氧烷7.8份、硼化锆12份、氧化石墨烯8.2份、铜粉10份、碳化硼10份、丁腈橡胶粉10份；
其中，所述酚醛树脂为硼改性酚醛树脂与钼酚醛树脂、钡酚醛树脂、苯乙炔酚醛树脂按重量比为4:5:2：1的混合物；
所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将8份酚醛树脂、5份硅烷偶联剂KH-550、55份氧化天然石墨、12份纳米二氧化硅、7.5份纳米二氧化钛、8份纳米氧化铝、12份正硅酸乙酯和3.2份苯基三乙氧基硅烷加入100份乙醇中混合均匀,在常温下搅拌3h，升温至70℃，搅拌30min后蒸发、烘干后粉碎，经320目筛过滤后得到所述改性石墨；
所述剑麻纤维为改性剑麻纤维；所述改性剑麻纤维按照以下工艺进行制备：将剑麻纤维浸泡于质量分数为22％的NaOH溶液中，室温下搅拌3h，烘干后得到物料A；将物料A加入四氯化碳中，然后加入二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂，其中，加入四氯化碳中的物料A与二苯甲烷二异氰酸酯、环氧树脂的重量比为100:4:7，搅拌3h后烘干得到所述改性剑麻纤维；
所述碳化硼的体积密度为2.3g/cm3，相对密度为96.8％，维氏硬度为27GPa，抗弯强度为420MPa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种组合式刹车片，其特征在于，包括钢片和摩擦块，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶10-30份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶10-20份、改性石墨3-15份、聚四氟乙烯1-5份、二硫化钼5-15份、剑麻纤维10-35份、碳纤维15-35份、铝纤维10-25份、钼纤维5-15份、云母粉5-10份、硅化锆5-15份、氮化硅3-15份、锡酸锌1-5份、八苯基倍半硅氧烷3-10份、硼化锆5-15份、氧化石墨烯2-10份、铜粉3-12份、碳化硼3-12份、丁腈橡胶粉3-12份。
2.根据权利要求1所述组合式刹车片，其特征在于，所述摩擦块的原料中，酚醛树脂、端羧基聚丁二烯液体橡胶、羧基交联型丙烯酸酯橡胶的重量比为100：18-25：13-18。
3.根据权利要求1或2所述组合式刹车片，其特征在于，所述摩擦块的原料中，剑麻纤维、碳纤维、铝纤维、钼纤维的重量比为15-30：20-30：15-20：8-12。
4.根据权利要求1-3中任一项所述组合式刹车片，其特征在于，所述摩擦块的原料按重量份包括：酚醛树脂100份、端羧基聚丁二烯液体橡胶20份、羧基交联型丙烯酸酯橡胶15份、改性石墨12份、聚四氟乙烯3.2份、二硫化钼10份、剑麻纤维25份、碳纤维25份、铝纤维18份、钼纤维10份、云母粉8.5份、硅化锆12份、氮化硅11份、锡酸锌3.2份、八苯基倍半硅氧烷7.8份、硼化锆12份、氧化石墨烯8.2份、铜粉10份、碳化硼10份、丁腈橡胶粉10份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述组合式刹车片，其特征在于，所述酚醛树脂为硼改性酚醛树脂、磷改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂中的一种或者多种与钼酚醛树脂、钡酚醛树脂、苯乙炔酚醛树脂的混合物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述组合式刹车片，其特征在于，所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将4-10份酚醛树脂、2-8份硅烷偶联剂KH-550、50-75份氧化天然石墨、5-20份纳米二氧化硅、3-10份纳米二氧化钛、1-10份纳米氧化铝、3-10份正硅酸乙酯和1-5份苯基三乙氧基硅烷加入100份乙醇中混合均匀,在常温下搅拌2-4h，升温至65-75℃，搅拌20-50min后蒸发、烘干后粉碎，经300-350目筛过滤后得到所述改性石墨。
7.根据权利要求1-6中任一项所述组合式刹车片，其特征在于，所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将8份酚醛树脂、5份硅烷偶联剂KH-550、55份氧化天然石墨、12份纳米二氧化硅、7.5份纳米二氧化钛、8份纳米氧化铝、12份正硅酸乙酯和3.2份苯基三乙氧基硅烷加入100份乙醇中混合均匀,在常温下搅拌3h，升温至70℃，搅拌30min后蒸发、烘干后粉碎，经320目筛过滤后得到所述改性石墨。
8.根据权利要求1-7中任一项所述组合式刹车片，其特征在于，所述剑麻纤维为改性剑麻纤维；所述改性剑麻纤维按照以下工艺进行制备：将剑麻纤维浸泡于质量分数为20-25％的NaOH溶液中，室温下搅拌2-3.5h，烘干后得到物料A；将物料A加入四氯化碳中，然后加入二苯甲烷二异氰酸酯和环氧树脂，搅拌2-3.5h后烘干得到所述改性剑麻纤维。
9.根据权利要求8所述组合式刹车片，其特征在于，加入四氯化碳中的物料A与二苯甲烷二异氰酸酯、环氧树脂的重量比为100:2-5:3-10。
10.根据权利要求1-9中任一项所述组合式刹车片，其特征在于，所述碳化硼的体积密度为2-2.5g/cm3，相对密度为96-97％，维氏硬度为26-28GPa，抗弯强度为400-430MPa。
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