CN108559149A - 一种石墨烯增强离合器摩擦片及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶16‑18份，纳米酚醛树脂8‑10份，玻璃纤维6‑8份，碳纤维2‑4份，摩擦性能调节剂0.5‑1份，碳酸钙1‑3份，石墨烯4‑6份，硫磺3‑4份和纳米二氧化硅3‑6份。本发明的石墨烯增强离合器摩擦片，刚度和韧性好，具有良好的制动性，耐磨性，硬度适中，热衰退小、高温恢复性能好。本发明的石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，针对特有的组分进行了制备工艺的优化，使得组分的融合交联更加充分，而且制备过程绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及汽车摩擦片领域，尤其涉及一种石墨烯增强离合器摩擦片及其制备工艺。
背景技术
用于干式汽车离合器上的摩擦片在使用过程中会有磨损，并且会产生多种情况下的磨损，其中，磨损的形式分为三大类，即摩擦表面机械作用产生的磨粒磨损、分子作用力形成表面黏着结点，经过机械作用使黏着结点剪切产生的黏着磨损、介质的化学作用引起的表面腐蚀磨损。
摩擦片在使用过程中，会与飞轮或压盘接触造成磨料磨损，当摩擦片表面受法向负荷时，面片上的微凸体产生塑性变形并发生黏着。在汽车传动过程中微小振幅的振动作用下，粘结点被剪切，在剪切过程中粘结点逐渐被氧化而形成磨粒。由于离合器片与飞轮和压盘紧密结合，磨粒不容易排出，在结合表面起磨料作用，因而引起磨料磨损。若外界微小振幅引起的振动不断发生，则黏着-氧化-磨料磨损的过程就循环不止，使磨损区不断扩大。磨料磨损是离合器片和对偶件最为严重的磨损形式。
申请号CN201610515170.2公开了“一种抗磨损型汽车用离合器摩擦片”，包括以下质量份的材料：配合剂：0.4-1.2，硫磺：6-8，淀粉8-12，粘接剂：18-25，填充剂：64-87。申请号CN201310219962.1公开了一种汽车摩擦片的制备方法，步骤包括：A、混料：按配方量称取摩擦片各原料组分，在高速混料机中混料；B、冷压：压力为250-300Kg/cm2，保压时间40-50s；C、热压：压力500-550Kg/cm2，热压温度155±5℃，保压时间360±10s；D、热处理：室温～120℃升温1.5±0.25h，恒温2±0.5h；120～150℃升温2.5±0.25h，恒温2.5±0.5h；150～180℃升温1.5±0.25h，恒温2±0.5h；180～200℃升温2±0.25h，恒温3.5±0.5h；然后自然冷却至室温；E、磨平面；所述步骤A中的混料顺序为将钢棉、矿物纤维、碳纤维、氧化铁黄、氧化铁红、轻质氧化镁、NJF二次增磨剂、还原铁粉、闪光铝粉、云母、锌粉、碳酸钙、红蛭石、沉淀硫酸钡投入混料机中混料10±2min，然后将树脂、丁晴橡胶、丁苯橡胶、芳纶纤维、聚丙烯纤维投入混料机中混料10±2min，最后将摩擦粉、紫铜纤维、铜纤维、纸纤维、煅烧石油焦投入混料机中混料25±5min。但是这些汽车离合器摩擦片仍然存在综合性能不高，产品的摩擦性能不够稳定，长时间使用下的耐磨性和耐高温也较低，并不具有很高的旋转强度。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种石墨烯增强离合器摩擦片，刚度和韧性好，具有良好的制动性，耐磨性，硬度适中，热衰退小、高温恢复性能好。
本发明还提供了一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，针对特有的组分进行了制备工艺的优化，使得组分的融合交联更加充分，而且制备过程绿色环保。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶16-18份，纳米酚醛树脂8-10份，玻璃纤维6-8份，碳纤维2-4份，摩擦性能调节剂0.5-1份，碳酸钙1-3份，石墨烯4-6份，硫磺3-4份和纳米二氧化硅3-6份。
优选的，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶18份，纳米酚醛树脂9份，玻璃纤维8份，碳纤维4份，摩擦性能调节剂1份，碳酸钙2份，石墨烯6份，硫磺4份和纳米二氧化硅3份。
优选的，所述摩擦性能调节剂为樟木粉。
优选的，所述丁苯橡胶与所述纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将所述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将所述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力20MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
本发明中通过橡胶树脂按照所述特定比例共混作为粘结剂，而且首先对其进行混合处理，以使得橡胶树脂可以更好的与其他组分融合，本发明首次采用石墨烯作为合成原料，石墨烯本身具有良好的机械性和导热性，在制备工艺中将石墨烯与其他组分进行充分的混合，以使得石墨烯可以最大程度的吸附各种原料组分的原子和分子。本发明采用樟木粉作为摩擦性能调节剂，为了使得摩擦性能调节剂可以最大程度的起到改善摩擦片性能的作用，制备工艺中对于密炼步骤也进行了优化处理，将经过预处理且具有一定分子活性度的摩擦性能调节剂进行二次密炼，以提高摩擦片整体组分之间的能量吸收率和融合度。
具体实施方式
本发明的产品、方法及应用已经通过较佳的实施例进行了面述，相关人员明显能再不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明。这里需要说明的是，所述石墨烯为单层石墨烯(纯度：>99wt％，厚度：0.5-3.0nm，片层直径：0.5-5um，比表面积:1000-1217m2/g)，购买自苏州碳丰石墨烯科技有限公司的碳丰石墨烯，其他所述原材料均可从市面购得，这里不做一一详述，制备工艺中所用设备均为现有设备。
实施例1
一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶18份，纳米酚醛树脂9份，玻璃纤维8份，碳纤维4份，摩擦性能调节剂1份，碳酸钙2份，石墨烯6份，硫磺4份和纳米二氧化硅3份。
摩擦性能调节剂为樟木粉。
丁苯橡胶与纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将所述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将上述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将步骤(1)所得摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
实施例2
一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶16份，纳米酚醛树脂8份，玻璃纤维8份，碳纤维2份，摩擦性能调节剂0.8份，碳酸钙1份，石墨烯4份，硫磺4份和纳米二氧化硅3份。
摩擦性能调节剂为樟木粉。
丁苯橡胶与纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将上述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将上述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将步骤(1)所得摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
实施例3
一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶16份，纳米酚醛树脂8份，玻璃纤维6份，碳纤维4份，摩擦性能调节剂0.9份，碳酸钙3份，石墨烯4份，硫磺4份和纳米二氧化硅3份。
摩擦性能调节剂为樟木粉。
丁苯橡胶与纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将上述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将上述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将步骤(1)所得摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
实施例4
一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶17份，纳米酚醛树脂8.5份，玻璃纤维8份，碳纤维4份，摩擦性能调节剂0.9份，碳酸钙3份，石墨烯5份，硫磺4份和纳米二氧化硅5份。
摩擦性能调节剂为樟木粉。
丁苯橡胶与纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将上述重量份的摩擦性能调节剂进行预处理得摩擦性能调节剂；
将上述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将上述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将步骤(1)所得摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
实施例5
一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶18份，纳米酚醛树脂9份，玻璃纤维8份，碳纤维2份，摩擦性能调节剂0.8份，碳酸钙1份，石墨烯4份，硫磺4份和纳米二氧化硅6份。
摩擦性能调节剂为樟木粉。
丁苯橡胶与纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将上述重量份的摩擦性能调节剂进行预处理得摩擦性能调节剂；
将上述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将上述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将步骤(1)所得摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：石墨烯增强离合器摩擦片的配方有所调整，即在原料配方去掉石墨烯，即一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶18份，纳米酚醛树脂9份，玻璃纤维8份，碳纤维4份，摩擦性能调节剂1份，碳酸钙2份，硫磺4份和纳米二氧化硅3份。
摩擦性能调节剂为樟木粉。
丁苯橡胶与纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将上述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将所述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将步骤(1)所得摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
对比例2
对比例2与实施例1的石墨烯增强离合器摩擦片的配方相同，不同之处在于：不同之处在于石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺采用一步密炼法，即一种石墨烯增强离合器摩擦片，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶18份，纳米酚醛树脂9份，玻璃纤维8份，碳纤维4份，摩擦性能调节剂1份，碳酸钙2份，石墨烯6份，硫磺4份和纳米二氧化硅3份。
摩擦性能调节剂为樟木粉。
丁苯橡胶与纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
一种石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)：将上述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将所述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分与步骤(1)所得摩擦性能调节剂在温度60℃下继续密炼混合20分钟得密炼产物；
(3)：将步骤(2)所得密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(4)：将步骤(3)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(5)：将步骤(4)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
现将实施例1-5与对比例1-2制得的石墨烯增强离合器摩擦片与同类离合器摩擦片性能参数列于表1：
表1为石墨烯增强离合器摩擦片的主要参数比较
从表1中可以看出，对比例1-3与实施例1-5相比，石墨烯增强离合器摩擦片的整体性能都有所降低。
综上所述，本发明的石墨烯增强离合器摩擦片，刚度和韧性好，具有良好的制动性，耐磨性，硬度适中，热衰退小、高温恢复性能好。
本发明的石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，针对特有的组分进行了制备工艺的优化，使得组分的融合交联更加充分，而且制备过程绿色环保。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种石墨烯增强离合器摩擦片，其特征在于，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶16-18份，纳米酚醛树脂8-10份，玻璃纤维6-8份，碳纤维2-4份，摩擦性能调节剂0.5-1份，碳酸钙1-3份，石墨烯4-6份，硫磺3-4份和纳米二氧化硅3-6份。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯增强离合器摩擦片，其特征在于，由以下重量份的原料制成：丁苯橡胶18份，纳米酚醛树脂9份，玻璃纤维8份，碳纤维4份，摩擦性能调节剂1份，碳酸钙2份，石墨烯6份，硫磺4份和纳米二氧化硅3份。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯增强离合器摩擦片，其特征在于，所述摩擦性能调节剂为樟木粉。
4.如权利要求1所述的一种石墨烯增强离合器摩擦片，其特征在于，所述丁苯橡胶与所述纳米酚醛树脂的重量份比为2:1。
5.一种如权利要求1所述的石墨烯增强离合器摩擦片的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)：将所述重量份的丁苯橡胶和纳米酚醛树脂在高速混料机内混料1小时后得第一混合组分，随后将所述重量份的玻璃纤维、碳纤维、碳酸钙、石墨烯、硫磺和纳米二氧化硅加入到第一混合组分内继续在高速混料机内混料2小时后得第二混合组分；
(2)：将步骤(1)所得第二混合组分在温度50℃下密炼混合10分钟得第一密炼产物；
(3)：将摩擦性能调节剂加入到步骤(2)所得第一密炼产物内，然后在温度60℃下继续密炼混合10分钟得第二密炼产物；
(4)：将步骤(3)所得第二密炼产物投入开炼机进行混炼，形成混炼胶；
(5)：将步骤(4)所得混炼胶放入螺旋挤胶机中进行挤胶成型，即得摩擦片初成品；
(6)：将步骤(5)所得摩擦片初成品放入压力机内，在压力1MPa和温度为170℃的加热条件下热压10分钟后，进行成型和固化即得石墨烯增强离合器摩擦片。
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