CN106117965A - 一种耐高温刹车片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成；述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂15‑30份、环氧树脂3‑10份、有机硅树脂3‑10份、碳纤维5‑10份、芳纶纤维3‑10份、石英纤维2‑8份、钛酸钾镁片晶12‑30份、钛酸铁钠片晶5‑15份、铁钛粉15‑30份、刚玉粉2‑10份、重晶石粉3‑10份、铝粉2‑8份、滑石粉1‑3份、氧化铁1‑5份、二氧化锆2‑8份、石油焦2‑8份、天然石墨1‑3份、竹炭2‑5份、石墨烯2‑5份。本发明提出的耐高温刹车片，其耐高温性能优异，抗冲击性能和热稳定性能好，耐磨损性能高，热膨胀率小，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片技术领域，尤其涉及一种耐高温刹车片。
背景技术
在汽车的刹车***中，刹车片是最关键的安全零件。刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成。其中，钢板要经过涂装来防锈；隔热层是由不传热的材料组成；摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，同时轮胎与地面产生摩擦，将车辆行进的动能转换成摩擦后的热能，从而达到车辆减速刹车的目的。在汽车刹车的过程中，摩擦材料的综合性能将直接影响到汽车行驶过程中的安全和舒适，其要求具有良好的机械强度、良好的热稳定性和优异的耐磨性。黏结剂是摩擦材料的主要成分，最常使用的黏结剂是酚醛树脂，它具有优异的耐热性能和机械性能，电绝缘性和成型加工性能良好，且原料易得，价格便宜，工艺及生产设备简单等优点。但普通酚醛树脂其耐高温性仍不是很理想，且用其制成的刹车片存在脆性、固化收缩和热膨胀率大的缺陷，导致刹车片的性能显著下降，缩短了刹车片的使用寿命。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐高温刹车片，其耐高温性能优异，抗冲击性能和热稳定性能好，耐磨损性能高，热膨胀率小，使用寿命长。
本发明提出的一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块通过隔热层固定在钢板上；所述摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成，其中，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂15-30份、环氧树脂3-10份、有机硅树脂3-10份、碳纤维5-10份、芳纶纤维3-10份、石英纤维2-8份、钛酸钾镁片晶12-30份、钛酸铁钠片晶5-15份、铁钛粉15-30份、刚玉粉2-10份、重晶石粉3-10份、铝粉2-8份、滑石粉1-3份、氧化铁1-5份、二氧化锆2-8份、石油焦2-8份、天然石墨1-3份、竹炭2-5份、石墨烯2-5份。
优选地，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂20-25份、环氧树脂5-7份、有机硅树脂5-8.5份、碳纤维6.5-8份、芳纶纤维7-8份、石英纤维3.5-5份、钛酸钾镁片晶18-25份、钛酸铁钠片晶7.8-10份、铁钛粉20-25份、刚玉粉5.8-6.5份、重晶石粉5-6.2份、铝粉5-6份、滑石粉1.8-2.5份、氧化铁3.2-3.5份、二氧化锆4.8-5.3份、石油焦5-6份、天然石墨1.8-2.4份、竹炭3.3-4份、石墨烯3.8-4.3份。
优选地，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂22份、环氧树脂6份、有机硅树脂7份、碳纤维7份、芳纶纤维7.8份、石英纤维4.3份、钛酸钾镁片晶20份、钛酸铁钠片晶8.3份、铁钛粉22份、刚玉粉6份、重晶石粉6份、铝粉5.8份、滑石粉2份、氧化铁3.3份、二氧化锆5份、石油焦5.3份、天然石墨2.1份、竹炭3.7份、石墨烯4份。
优选地，所述酚醛树脂为硼酚醛树脂、钼酚醛树脂中的一种或者两种的混合物。
优选地，所述酚醛树脂为钼酚醛树脂；所述钼酚醛树脂按照以下工艺进行制备：在搅拌状态下，将4-氨基苯乙炔加入硫酸水溶液中，搅拌均匀后降温至0℃，加入亚硝酸钠水溶液，调节温度为0℃搅拌反应0.5-1.5h，反应完成后得到物料A；将苯酚、醋酸锌、草酸和钼酸加入反应装置中，搅拌均匀后升温至95-100℃，搅拌1.5-2.5h，降温至65-75℃后加入甲醛水溶液，调节温度为80-90℃后搅拌反应5-7h，反应完成后加入氨水，搅拌后加入甲醇水溶液，在92-95℃下回流反应2-3h，反应完成后降温至55-60℃，然后经脱水、冷却得到物料B；将物料B加入NaOH溶液中，搅拌1-2h后降温至0℃，然后加入物料A，调节体系的pH值至8-9后搅拌反应2-3.5h，反应结束后经洗涤、过滤、干燥得到所述钼酚醛树脂；在钼酚醛树脂的制备过程中，将4-氨基苯乙炔在硫酸和亚硝酸钠存在的条件下进行反应，得到了重氮化合物，之后再与酚醛树脂进行反应，从而在酚醛树脂中引入了炔基，显著提高了其耐热性，同时，在酚醛树脂的制备过程中，引入了钼酸，从而将钼原子引入到了体系中，与炔基配合后，显著提高了体系的耐热性、瞬时高温性能，降低了体系的热膨胀率和固化收缩率，提高了刹车片的耐磨损性。
优选地，在钼酚醛树脂的制备过程中，4-氨基苯乙炔滴加到硫酸水溶液中，且滴加速度为50-65滴/min。
优选地，在钼酚醛树脂的制备过程中，4-氨基苯乙炔、硫酸、亚硝酸钠的重量比为15-25：40-50:20-30。
优选地，在钼酚醛树脂的制备过程中，硫酸水溶液的质量分数为20-35％。
优选地，在钼酚醛树脂的制备过程中，苯酚、钼酸、甲醛的重量比为20-30:3-10:10-20。
优选地，在钼酚醛树脂的制备过程中，物料B、物料A的重量比为8-15:10-25。
优选地，所述环氧树脂的环氧值为0.35-0.56。
优选地，所述铝粉的平均粒径为50-85nm；所述二氧化锆的平均粒径为20-50nm。
优选地，其原料按重量份还包括0.5-2份的硅烷偶联剂。
本发明所述耐高温刹车片，其摩擦块的原料，以酚醛树脂为主料，并加入了环氧树脂和有机硅树脂对其进行改性，在保持较高耐热性的同时起到了增韧的作用，显著提高了刹车片的韧性，改善了单纯的酚醛树脂脆性大、韧性差的缺陷，同时赋予摩擦块优异的耐腐蚀性、耐渗透性和耐化学品性，且摩擦块在高温下，有机硅树脂氧化后残余的二氧化硅可以与部分铝粉熔合生成Si-O-Al合金层，其可以使氧、热不易侵入，进一步提高了摩擦块的耐热性和耐氧性；加入了碳纤维、芳纶纤维和石英纤维混合使用作为增强纤维，其与基体的亲和性好，三者性能协同，使摩擦块具有较好的强度、弹性模量和耐磨性，提高了摩擦块在各温度段的稳定性，同时赋予摩擦块优异的抗压缩和抗冲击能力，改善了刹车片的磨损性能；钛酸铁钠片晶加入体系中，在摩擦磨损过程，会被氧化并黏附在摩擦材料表面，更有利于形成和稳定转移膜，部分代替钛酸钾镁片晶后，显著提高了刹车片的制动平稳性和耐磨性；铁钛粉、刚玉粉、重晶石粉、铝粉、氧化铁、二氧化锆、石油焦、天然石墨、竹炭加入体系中，能提高刹车片的高温摩擦系数，减少磨损率，同时调节摩擦块的热稳定性能以及其工作稳定性，其中的石油焦、天然石墨、竹炭配合加入体系中，能调节摩擦系数，降低噪音和高温热衰退性。
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
本发明提出的一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块通过隔热层固定在钢板上；所述摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成，其中，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂15份、环氧树脂10份、有机硅树脂3份、碳纤维10份、芳纶纤维3份、石英纤维8份、钛酸钾镁片晶12份、钛酸铁钠片晶15份、铁钛粉15份、刚玉粉10份、重晶石粉3份、铝粉8份、滑石粉1份、氧化铁5份、二氧化锆2份、石油焦8份、天然石墨1份、竹炭5份、石墨烯2份。
实施例2
本发明提出的一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块通过隔热层固定在钢板上；所述摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成，其中，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂30份、环氧树脂3份、有机硅树脂10份、碳纤维5份、芳纶纤维10份、石英纤维2份、钛酸钾镁片晶30份、钛酸铁钠片晶5份、铁钛粉30份、刚玉粉2份、重晶石粉10份、铝粉2份、滑石粉3份、氧化铁1份、二氧化锆8份、石油焦2份、天然石墨3份、竹炭2份、石墨烯5份。
实施例3
本发明提出的一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块通过隔热层固定在钢板上；所述摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成，其中，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：钼酚醛树脂25份、环氧树脂5份、有机硅树脂8.5份、碳纤维6.5份、芳纶纤维8份、石英纤维3.5份、钛酸钾镁片晶25份、钛酸铁钠片晶7.8份、铁钛粉25份、刚玉粉5.8份、重晶石粉6.2份、铝粉5份、滑石粉2.5份、氧化铁3.2份、二氧化锆5.3份、石油焦5份、天然石墨2.4份、竹炭3.3份、石墨烯4.3份、硅烷偶联剂2份；
其中，所述环氧树脂的环氧值为0.56；
所述铝粉的平均粒径为50nm；所述二氧化锆的平均粒径为50nm。
实施例4
本发明提出的一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块通过隔热层固定在钢板上；所述摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成，其中，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：硼酚醛树脂12份、钼酚醛树脂8份、环氧树脂7份、有机硅树脂5份、碳纤维8份、芳纶纤维7份、石英纤维5份、钛酸钾镁片晶18份、钛酸铁钠片晶10份、铁钛粉20份、刚玉粉6.5份、重晶石粉5份、铝粉6份、滑石粉1.8份、氧化铁3.5份、二氧化锆4.8份、石油焦6份、天然石墨1.8份、竹炭4份、石墨烯3.8份、硅烷偶联剂0.5份；
其中，所述环氧树脂的环氧值为0.35；
所述铝粉的平均粒径为85nm；所述二氧化锆的平均粒径为20nm。
实施例5
本发明提出的一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块通过隔热层固定在钢板上；所述摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成，其中，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：硼酚醛树脂22份、环氧树脂6份、有机硅树脂7份、碳纤维7份、芳纶纤维7.8份、石英纤维4.3份、钛酸钾镁片晶20份、钛酸铁钠片晶8.3份、铁钛粉22份、刚玉粉6份、重晶石粉6份、铝粉5.8份、滑石粉2份、氧化铁3.3份、二氧化锆5份、石油焦5.3份、天然石墨2.1份、竹炭3.7份、石墨烯4份、硅烷偶联剂1份；
其中，所述环氧树脂的环氧值为0.5；
所述铝粉的平均粒径为65nm；所述二氧化锆的平均粒径为40nm。
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 (7)
1.一种耐高温刹车片，包括钢板、隔热层和摩擦块；摩擦块通过隔热层固定在钢板上；其特征在于，所述摩擦块由酚醛树脂复合材料制备而成，其中，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂15-30份、环氧树脂3-10份、有机硅树脂3-10份、碳纤维5-10份、芳纶纤维3-10份、石英纤维2-8份、钛酸钾镁片晶12-30份、钛酸铁钠片晶5-15份、铁钛粉15-30份、刚玉粉2-10份、重晶石粉3-10份、铝粉2-8份、滑石粉1-3份、氧化铁1-5份、二氧化锆2-8份、石油焦2-8份、天然石墨1-3份、竹炭2-5份、石墨烯2-5份。
2.根据权利要求1所述耐高温刹车片，其特征在于，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂20-25份、环氧树脂5-7份、有机硅树脂5-8.5份、碳纤维6.5-8份、芳纶纤维7-8份、石英纤维3.5-5份、钛酸钾镁片晶18-25份、钛酸铁钠片晶7.8-10份、铁钛粉20-25份、刚玉粉5.8-6.5份、重晶石粉5-6.2份、铝粉5-6份、滑石粉1.8-2.5份、氧化铁3.2-3.5份、二氧化锆4.8-5.3份、石油焦5-6份、天然石墨1.8-2.4份、竹炭3.3-4份、石墨烯3.8-4.3份。
3.根据权利要求1或2所述耐高温刹车片，其特征在于，所述酚醛树脂复合材料的原料按重量份包括：酚醛树脂22份、环氧树脂6份、有机硅树脂7份、碳纤维7份、芳纶纤维7.8份、石英纤维4.3份、钛酸钾镁片晶20份、钛酸铁钠片晶8.3份、铁钛粉22份、刚玉粉6份、重晶石粉6份、铝粉5.8份、滑石粉2份、氧化铁3.3份、二氧化锆5份、石油焦5.3份、天然石墨2.1份、竹炭3.7份、石墨烯4份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐高温刹车片，其特征在于，所述酚醛树脂为硼酚醛树脂、钼酚醛树脂中的一种或者两种的混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐高温刹车片，其特征在于，所述环氧树脂的环氧值为0.35-0.56。
6.根据权利要求1-5中任一项所述耐高温刹车片，其特征在于，所述铝粉的平均粒径为50-85nm；所述二氧化锆的平均粒径为20-50nm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述耐高温刹车片，其特征在于，所述酚醛树脂复合材料的原料中，按重量份还包括0.5-2份的硅烷偶联剂。
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