CN109723742A - 一种非金属汽车刹车片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非金属汽车刹车片，其组分重量百分比为：环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒15‑20WT％；酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒20‑45WT％；玻璃碳粉5‑15WT％；玻璃纤维5‑15WT％；硅石灰纤维5‑10WT％；二硫化钼粉10‑20WT％；氧化铝纤维5‑15WT％，蛭石粉5‑10WT％。本发明还进一步提供该非金属汽车刹车片的制备方法。本发明提供的一种非金属汽车刹车片，利用碳纤维复合材料废品再生颗粒，解决了废品处理问题，降低了生产成本；将碳纤维与矿物纤维的混杂效应，突出纤维各自的优点，性能互补，突出了各种增强材料的优点；选用无机非金属填料，增强摩擦系数，降低制动噪音，达到了制动舒适性的要求。
Description
技术领域
本发明属于汽车制动***技术领域，具体涉及一种非金属汽车刹车片及其制备方法。
背景技术
刹车片作为整个制动***中重要的环节之一，其制动性能直接影响汽车驾驶性能而且事关生命安全，特别是一些重载货车和客车在山区公路高速行驶时，由于制动器频繁制动引起刹车片热衰退，造成制动效能减弱或失效而发生重特大交通事故，给人民生命财产带来了巨大的损失。传统一、二代刹车片强制动时容易发生热袞退、磨耗快、制动平稳性差以及噪音大等突出问题，已无法适应现代交通工具的新要求。研究适合更高速度、更加可靠稳定、良好抗热衰减性、更加环保以及极具可推广性的高性能刹车材料，符合我国现代交通工具的需求。
碳纤维增强的刹车片是国内外新型刹车材料研究的新热点，具有耐热性好、重量轻、膨胀系数小、耐磨损以及良好的抗热衰减性等优点。碳纤维增强刹车材料主要分为碳纤维增强碳/碳化硅基复合材料和碳纤维增强树脂基复合材料两个类别。大量文献对国内外9种C/C复合材料飞机刹车盘热力学和摩擦磨损性能做了测试，结果表明炭基体刹车盘各项性能优异。发现碳/碳复合材料刹车片表面温度2000℃也不发生熔融粘结和变形，吸热功能、耐磨性和抗衰退性能良好且磨损率低。刹车片材料从碳纤维骨架结构、增密工艺、组分等方面对C/SiC刹车材料研究发现其平均摩擦系数达到0.23，摩擦稳定性达到0.43，线性磨损率为9.3μm/次·面，质量磨损率为2.6mg/次·面，摩擦系数对制动次数和表面温度不敏感，尚无热衰退趋势；试样磨损表面形貌形成连续稳定的摩擦面。碳纤维加入后可降低复合材料的摩擦系数，碳纤维加入方式不同，对摩擦系数的影响作用也不同；检测不同树脂基试样的摩擦性能，结果表明其摩擦性能主要和温度有关，磨损率和摩擦系数随温度变化而变化，但对应于不同基体，受影响程度不同。
在应用成果方面，专利CN104405804A和CN105156526A等提供不同形式的碳纤维增强刹车片材料及其制备方法，应用中引入的碳纤维改善了刹车片的摩擦磨损性能，但刹车片组分中任然包含了大量金属材料，如铜粉以及金属纤维等材料，这些组分对改善刹车片使用低噪音舒适性等现代汽车工业要求没有任何作用，反而正是刹车片刹车噪音的成因因素。因此，制备高性能低成本刹车片材料是我国现代交通运输发展的新要求。
发明内容 一种环氧基碳纤维复合材料废品再利用造粒技术(环氧和酚醛)
本发明以碳纤维复合材料废品或边角料中的碳纤维为主要原材料，解决碳纤维复合材料废品处理难的问题，从原材料端降低生产成本；全部选用高分子材料和无机非金属组分，优化制备工艺实现低耗高效制备，严格控制成本，制备出低成本、高抗热衰退性能的非金属刹车片材料。
为实现上述目的，本发明提供一种非金属汽车刹车片，其组分按重量百分比含量如下：环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒15-20WT％；酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒30-45WT％；玻璃碳粉5-15WT％；玻璃纤维5-15WT％；硅石灰纤维5-10WT％；二硫化钼粉10-20WT％；氧化铝纤维5-15WT％，蛭石粉5-10WT％。
具体来说，所述环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒，均由碳纤维复合材料废品再生加工，直径为1-3mm，碳纤维含量在60-75％，具有粘接性。所述玻璃纤维长度为0.5-2mm；氧化铝纤维和硅石灰纤维长度为1-2mm；玻璃碳粉为200-400目；二硫化钼粉和蛭石粉为600-800目。
本发明的一种非金属汽车刹车片的制备方法，采用以下步骤实现：
步骤一，按重量份数称取各组分，先将环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒共混5-8min；然后边搅拌边加入玻璃碳粉后搅拌2-5min；再边搅拌边加入玻璃纤维后搅拌2-3min；再边搅拌边加入二硫化钼后搅拌2-3min；再边搅拌边加入氧化铝纤维和硅石灰纤维后搅拌2-3min；再边搅拌边加入蛭石粉后搅拌2-3min。
步骤二，将步骤一中共混组分加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，然后脱模、后哦处理打磨即得到非金属汽车刹车片。
上述模压工艺为：
1、模压温度60-80℃，模压压力5-7MPA，保压时间10-15min；
2、恒温，解除压力1-2min；
3、模压温度80-100℃，模压压力10-12MPA，保压时间30-40min；
4、恒温，解除压力2-4min；
5、模压温度110-130℃，模压压力15-18MPA，保压时间50-60min；
6、恒温，解除压力4-5min；
7、模压温度130-180℃，模压压力26-29MPA，保压时间120-180min；
8、保压降温至室温后脱模。
如上所述，本发明的一种非金属汽车刹车片及其制备方法，利用碳纤维复合材料废品再生颗粒，解决了废品处理问题，降低了生产成本；将碳纤维与矿物纤维的混杂效应，突出纤维各自的优点，性能互补，突出了各种增强材料的优点；选用无机非金属填料，增强摩擦系数，降低制动噪音，达到了制动舒适性的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例仅限于说明本发明而补用于限制本发明的保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种非金属汽车刹车片及其制备方法，按其组分选取环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒15g；酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒30g；玻璃碳粉10g；玻璃纤维5g；硅石灰纤维5g；二硫化钼粉15g；氧化铝纤维10g，蛭石粉10g。
具体来说，所述环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒，均由碳纤维复合材料废品再生加工，碳纤维含量在65％，具有粘接性。所述玻璃纤维长度为0.5-2mm；氧化铝纤维和硅石灰纤维长度为1-2mm；玻璃碳粉为200目；二硫化钼粉和蛭石粉为600目。
采用以下步骤实现：
步骤一，按重量份数称取各组分，先将环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒共混5min；然后边搅拌边加入玻璃碳粉后搅拌2min；再边搅拌边加入玻璃纤维后搅拌2min；再边搅拌边加入二硫化钼后搅拌2min；再边搅拌边加入氧化铝纤维和硅石灰纤维后搅拌2min；再边搅拌边加入蛭石粉后搅拌2min。
步骤二，将步骤一中共混组分加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，然后脱模、后哦处理打磨即得到非金属汽车刹车片。
上述模压工艺为：
1、模压温度60℃，模压压力5MPA，保压时间10min；
2、恒温，解除压力1min；
3、模压温度90℃，模压压力10MPA，保压时间30min；
4、恒温，解除压力2-4min；
5、模压温度120℃，模压压力18MPA，保压时间60min；
6、恒温，解除压力4min；
7、模压温度1130℃，模压压力29MPA，保压时间120min；
8、保压降温至室温后脱模。
实施例2
一种非金属汽车刹车片及其制备方法，按其组分按重量百分比含量如下：环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒20g；酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒30g；玻璃碳粉10g；玻璃纤维10g；硅石灰纤维5g；二硫化钼粉15g；氧化铝纤维5g，蛭石粉5g。
具体来说，所述环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒，均由碳纤维复合材料废品再生加工，碳纤维含量在75％，具有粘接性。所述玻璃纤维长度为0.5-2mm；氧化铝纤维和硅石灰纤维长度为1-2mm；玻璃碳粉为400目；二硫化钼粉和蛭石粉为800目。
本发明的一种非金属汽车刹车片的制备方法，采用以下步骤实现：
步骤一，按重量份数称取各组分，先将环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒共混8min；然后边搅拌边加入玻璃碳粉后搅拌5min；再边搅拌边加入玻璃纤维后搅拌3min；再边搅拌边加入二硫化钼后搅拌3min；再边搅拌边加入氧化铝纤维和硅石灰纤维后搅拌3min；再边搅拌边加入蛭石粉后搅拌3min。
步骤二，将步骤一中共混组分加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，然后脱模、后哦处理打磨即得到非金属汽车刹车片。
上述模压工艺为：
1、模压温度80℃，模压压力5MPA，保压时间15min；
2、恒温，解除压力1min；
3、模压温度100℃，模压压力12MPA，保压时间40min；
4、恒温，解除压力3min；
5、模压温度130℃，模压压力18MPA，保压时间50min；
6、恒温，解除压力4-5min；
7、模压温度160℃，模压压力29MPA，保压时间180min；
8、保压降温至室温后脱模。
实施例3
一种非金属汽车刹车片及其制备方法，按其组分按重量百分比含量如下：环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒15g；酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒35g；玻璃碳粉5g；玻璃纤维5g；硅石灰纤维10g；二硫化钼粉15g；氧化铝纤维10g，蛭石粉5g。
具体来说，所述环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒，均由碳纤维复合材料废品再生加工，碳纤维含量在60-75％，具有粘接性。所述玻璃纤维长度为0.5-2mm；氧化铝纤维和硅石灰纤维长度为1-2mm；玻璃碳粉为200目；二硫化钼粉和蛭石粉为800目。
本发明的一种非金属汽车刹车片的制备方法，采用以下步骤实现：
步骤一，按重量份数称取各组分，先将环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒共混6min；然后边搅拌边加入玻璃碳粉后搅拌3min；再边搅拌边加入玻璃纤维后搅拌3min；再边搅拌边加入二硫化钼后搅拌3min；再边搅拌边加入氧化铝纤维和硅石灰纤维后搅拌2min；再边搅拌边加入蛭石粉后搅拌2min。
步骤二，将步骤一中共混组分加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，然后脱模、后哦处理打磨即得到非金属汽车刹车片。
上述模压工艺为：
1、模压温度60℃，模压压力5MPA，保压时间10min；
2、恒温，解除压力1min；
3、模压温度100℃，模压压力10MPA，保压时间30min；
4、恒温，解除压力3min；
5、模压温度130℃，模压压力18MPA，保压时间50min；
6、恒温，解除压力5min；
7、模压温度180℃，模压压力29MPA，保压时间180min；
8、保压降温至室温后脱模。
实施例4
一种非金属汽车刹车片及其制备方法，按其组分按重量百分比含量如下：环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒15g；酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒40g；玻璃碳粉5g；玻璃纤维10g；硅石灰纤维10g；二硫化钼粉5g；氧化铝纤维5g，蛭石粉10g。
具体来说，所述环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒，均由碳纤维复合材料废品再生加工，碳纤维含量在60-75％，具有粘接性。所述玻璃纤维长度为0.5-2mm；氧化铝纤维和硅石灰纤维长度为1-2mm；玻璃碳粉为400目；二硫化钼粉和蛭石粉为600目。
本发明的一种非金属汽车刹车片的制备方法，采用以下步骤实现：
步骤一，按重量份数称取各组分，先将环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒共混6min；然后边搅拌边加入玻璃碳粉后搅拌3min；再边搅拌边加入玻璃纤维后搅拌3min；再边搅拌边加入二硫化钼后搅拌3min；再边搅拌边加入氧化铝纤维和硅石灰纤维后搅拌2min；再边搅拌边加入蛭石粉后搅拌2min。
步骤二，将步骤一中共混组分加入模具，将模具放入热压机中进行模压成型，然后脱模、后哦处理打磨即得到非金属汽车刹车片。
上述模压工艺为：
1、模压温度70℃，模压压力5MPA，保压时间12min；
2、恒温，解除压力1min；
3、模压温度110℃，模压压力10MPA，保压时间30min；
4、恒温，解除压力3min；
5、模压温度120℃，模压压力17MPA，保压时间50min；
6、恒温，解除压力4min；
7、模压温度160℃，模压压力26MPA，保压时间160min；
8、保压降温至室温后脱模。
9、将实施例1-4所得样品进行性能测试，主要测试剪切强度；摩擦磨损性能，对偶件为45号钢。
Claims (3)
1.一种非金属汽车刹车片，其组分按重量百分比为：环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒15-20WT％；酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒20-45WT％；玻璃碳粉5-15WT％；玻璃纤维5-15WT％；硅石灰纤维5-10WT％；二硫化钼粉10-20WT％；氧化铝纤维5-15WT％，蛭石粉5-10WT％。
2.根据权力要求1所述的一种非金属汽车刹车片，其特征在于所述环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒，碳纤维含量在60-75％，直径小于1-3mm，具有粘接性；所述玻璃纤维长度为0.5-2mm；氧化铝纤维和硅石灰纤维长度为1-2mm；玻璃碳粉为200-400目；二硫化钼粉和蛭石粉为600-800目。
3.根据权力要求1-2所述的一种非金属汽车刹车片的制备方法，采用以下步骤实现：
1)先将环氧基碳纤维复合材料废品再生颗粒和酚醛基碳纤维复合材料废品再生颗粒共混5-8min；然后边搅拌边加入玻璃碳粉后搅拌2-5min；再边搅拌边加入玻璃纤维后搅拌2-3min；再边搅拌边加入二硫化钼后搅拌2-3min；再边搅拌边加入氧化铝纤维和硅石灰纤维后搅拌2-3min；再边搅拌边加入蛭石粉后搅拌2-3min。
2)模压工艺为：
a.模压温度60-80℃，模压压力5-7MPA，保压时间10-15min；
b.恒温，解除压力1-2min；
c.模压温度80-100℃，模压压力10-12MPA，保压时间30-40min；
d.恒温，解除压力2-4min；
e.模压温度110-130℃，模压压力15-18MPA，保压时间50-60min；
f.恒温，解除压力4-5min；
g.模压温度130-180℃，模压压力26-29MPA，保压时间120-180min；保压降温至室温后脱模。
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