CN109737158B

CN109737158B - 一种鼓式制动衬片及其制备方法

Info

Publication number: CN109737158B
Application number: CN201811570786.5A
Authority: CN
Inventors: 徐可
Original assignee: Hubei Feilong Friction & Sealing Materials Co ltd
Current assignee: Hubei Feilong Friction & Sealing Materials Co ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: CN109737158A

Abstract

本发明公开了一种鼓式制动衬片及其制备方法。所述鼓式制动衬片包括以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂5％～9％、丁腈橡胶3％～8％、沉淀硫酸钡10％～25％、玻璃纤维8％～15％、氢氧化钙3％～8％、矿物纤维10％～20％、碳酸钙10％～25％、十二烷基二甲基苄基氯化铵1％～3％及复合粘结剂14％～27.5％，所述复合粘结剂包括蒙脱土10％～20％及液体磷酸二氢铝4％～7.5％。该鼓式制动衬片具有良好的耐高温性能、低热衰退，低高温磨损、良好的工艺性能等特点。

Description

一种鼓式制动衬片及其制备方法

技术领域

本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种以有机/无机复合粘结剂作为基体制备的鼓式制动衬片及其制备方法。

背景技术

随着摩擦材料行业的迅猛发展，各种摩擦材料产品百花齐放，鼓式制动衬片作为其中一大类倍受人们关注，其中具有低热衰退、良好耐高温性能以及稳定摩擦系数的产品更是受到消费者青睐。

而目前市场上的摩擦材料多采用酚醛树脂和橡胶作为粘结剂，虽然它们价格便宜、能够很好的满足工艺要求，但是酚醛树脂在250℃左右即开始发生热分解，这严重影响了摩擦材料的制动性能，限制了树脂基摩擦材料的应用领域。无机粘结剂作为一种无机材料，具有较高的热分解温度，通过在摩擦材料中加入一部分无机粘接剂可以大大降低摩擦材料的热衰退以及高温磨损。目前用于摩擦材料的无机粘结剂多为金属硫化物，如Sb₂S₃、CuS，它们价格昂贵，大大增加了产品的成本。因此，开发出一种新的低成本无机粘结剂对于摩擦材料行业而言显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种鼓式制动衬片及其制备方法，其具有良好的耐高温性能、低热衰退，低高温磨损、良好的工艺性能等特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种鼓式制动衬片，所述鼓式制动衬片包括以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂5％～9％、丁腈橡胶3％～8％、沉淀硫酸钡10％～25％、玻璃纤维8％～15％、氢氧化钙3％～8％、矿物纤维10％～20％、碳酸钙10％～25％、十二烷基二甲基苄基氯化铵1％～3％及复合粘结剂14％～27.5％，所述复合粘结剂包括蒙脱土10％～20％及液体磷酸二氢铝4％～7.5％。通过片层状的蒙脱土吸附磷酸二氢铝，磷酸二氢铝进入蒙脱土层间，降低了磷酸二氢铝与空气的接触面积，改善了磷酸二氢铝的易潮解性能。通过添加氢氧化钙来吸附因添加磷酸二氢铝而产生的磷酸类小分子物质。

上述方案中，所述磷酸二氢铝的P/Al为2～4。

上述方案中，所述鼓式制动衬片还包括以下重量份的组分制备而成：合成石墨0％～8％、摩擦粉0％～5％、锆英粉0％～5％、石油焦炭粉0％～5％、氧化铝0％～2％或炭黑0％～2％。

上述方案中，所述摩擦粉为腰果壳油摩擦粉。

上述方案中，所述复合粘结剂的制备方法为：

1)将液体磷酸二氢铝与蒙脱土按比例共混至均匀，加入水制备出胶泥；

2)将步骤1)中制备的胶泥置于50～150℃烘箱中11～13h；

3)取出烘干后的胶泥，研磨成细粉，过160～800目筛后置于干燥器中备用。磷酸二氢铝作为无机粘接剂，在50～150℃条件下烘干11～13h即可具备初步粘接强度，在300℃条件烘干即可具备较高的粘接强度。将步骤(3)中制备的胶泥粉用于摩擦片中，通过摩擦片在制动过程中反复产生的瞬时高温(>300℃)，使得内部分散的磷酸二氢铝再次粘合增强，从而使得摩擦片具有优异的耐高温性能。

上述方案中，所述蒙脱土为改性钠基蒙脱土，改性方法为：将未改性的钠基蒙脱土浸泡于十二烷基二甲基苄基氯化铵的水溶液后，在温度60～100℃条件下，搅拌3～8h，取出后过滤、洗涤、干燥、研磨后过160～800目筛备用。十二烷基二甲基苄基氯化铵处理后，蒙脱土的层间距增大，磷酸二氢铝可以更加容易进入蒙脱土层间，从而改善易潮解性能。同时，由于长链烷铵的作用，蒙脱土的表面张力降低，与树脂相容性增强，可以更好的在树脂中分散，从而间接的增强了磷酸二氢铝的分散。

上述方案中，十二烷基二甲基苄基氯化铵水溶液的浓度为5wt％～20wt％。

所述的鼓式制动衬片的制备方法，包括以下步骤：

1)复合粘结剂的制备：将液体磷酸二氢铝与蒙脱土按比例共混至均匀，加入水制备出胶泥，充分搅拌均匀后烘干、研磨、过筛后干燥；将复合粘结剂与酚醛树脂、丁腈橡胶、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、矿物纤维及碳酸钙混合搅拌，然后投入玻璃纤维继续搅拌均匀；

2)热压工艺：置于温度为130～190℃，压力为14～16MPa的压机中热压成型，保压时间为10～30分钟，放气次数为多次；

3)后固化工艺：将热压半成品置于热处理炉中按照温度梯度进行热处理；

4)磨削工艺：按照工艺尺寸对半成品进行内外弧和倒角磨削，即得到所述鼓式制动衬片。

上述方案中，所述蒙脱土为改性钠基蒙脱土，改性方法为：将未改性的蒙脱土浸泡于十二烷基二甲基苄基氯化铵的水溶液后，在温度60～100℃条件下，搅拌3～8h，取出后过滤、洗涤、干燥、研磨后过160～800目筛备用。

上述方案中，步骤4)中的后固化工艺的热处理制度为：140℃～155℃为1～3小时、155℃～165℃为1～3小时、175℃～185℃为1～3小时。

本发明的有益效果为：

1.本发明中添加磷酸二氢铝无机粘结剂，可以有效提高摩擦材料的耐高温性能，降低摩擦材料的热衰退和高温磨损。

2.本发明中通过片状改性蒙脱土与磷酸二氢铝预胶结后制备干胶泥粉，改善了磷酸二氢铝在储存、加工过程中易潮解性能，使得磷酸二氢铝可以在常规的鼓式摩擦片中得以应用。

3.本发明采用长链烷铵改性蒙脱土，使得蒙脱土片层间距增大，提高了对磷酸二氢铝的吸附，同时降低了蒙脱土的表面张力也提升了磷酸二氢铝在树脂体系中的分散。

4.本发明所采用无机粘接剂成本较低，环保高效，适合推广普及。

附图说明

图1为实施例和对比例的样品开裂性能对比图。

具体实施方式

使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

本实施例提供一种低热衰退耐高温鼓式制动衬片，其制备步骤如下，各组分质量百分比如表1所示：

制备步骤：

1)蒙脱土改性：按表1中的含量将十二烷基二甲基苄基氯化铵溶于一定量的蒸馏水中，使十二烷基二甲基苄基氯化铵水溶液的浓度为5wt％～20wt％；加入钠基蒙脱土，于60℃温度下搅拌3h，取出后反复洗涤直至洗出液无Cl^-(用AgNO₃溶液检验)，取出后烘干研磨过800目筛备用；

2)复合粘结剂的制备：将制备好的改性蒙脱土、液体磷酸二氢铝与水(加水量是干料质量的10～30％)共混，制备出具有一定粘度的湿胶泥，充分搅拌均匀后置于100℃烘箱中烘干，烘干后使用球磨机研磨，过800目筛后置于干燥器中备用；

3)混料工艺：将上步制备的复合粘结剂与表1中其他原料(除玻纤外)置于犁耙式混料机中，开启混料机高速搅拌10分钟，结束后投入玻纤继续搅拌2分钟后得到均匀的混料；

4)热压工艺：置于温度为160℃，压力为15MPa的压机中热压成型(保压时间为15分钟，放气次数为5次)；

5)后固化工艺：将热压半成品置于热处理炉中按照温度梯度进行热处理(150℃2小时、160℃2小时、175℃8小时)；

6)磨削工艺：按照工艺尺寸对半成品进行内外弧、倒角磨削。

表1实施例1的成分表

通过定速试验机、洛氏硬度计，热失重分析仪对实施例1样品进行检测其结果如下：

表2实施例1的性能测试结果

实施例2

本实施例提供一种低热衰退耐高温鼓式制动衬片，其制备步骤如下，各组分质量百分比如表3所示：

制备步骤：

表3实施例2的成分表

通过定速试验机、洛氏硬度计，热失重分析仪对实施例2样品进行检测其结果如下：

表4实施例2的性能测试结果

实施例3

本实施例提供一种低热衰退耐高温鼓式制动衬片，其制备步骤如下，各组分质量百分比如表5所示：

制备步骤：

表5实施例3的成分表

通过定速试验机、洛氏硬度计，热失重分析仪对实施例3样品进行检测其结果如下：

表6实施例3的性能测试结果

对比例1～3

一种鼓式制动衬片，其制备步骤如下，各组分质量百分比如表7所示：

制备步骤：

1)混料工艺：将表7中的原料(除玻纤外)置于犁耙式混料机中，开启混料机高速搅拌10分钟，结束后投入玻纤继续搅拌2分钟后得到均匀的混料。

2)热压工艺：置于温度为160℃，压力为15MPa的压机中热压成型(保压时间为15分钟，放气次数为5次)

3)后固化工艺：将热压半成品置于热处理炉中按照温度梯度进行热处理(150℃2小时、160℃2小时、175℃8小时)。

4)磨削工艺：按照工艺尺寸对半成品进行内外弧、倒角磨削。

表7对比例1～3的成分表

通过定速试验机、洛氏硬度计，热失重分析仪对对比例1至对比例3的样品进行检测其结果如下：

对比例1中未添加无机粘结剂磷酸二氢铝组分，制得的样品在高温阶段摩擦系数由0.37降为0.27，体积磨损率在350℃时已上升至0.42(单位10^-7cm³/N.m)，出现明显的热衰退；对比例2中，单独添加磷酸二氢铝，样品在高温阶段仍具有较稳定的摩擦系数，但是体积磨损率很大且制品出现开裂，这说明单独添加磷酸二氢铝虽然可以提升产品的耐热性，但是制品会出现裂纹(见图1)，导致产品体积磨损率急剧上升；对比例3中仅在配方中添加改性的蒙脱土，试验结果与对比例1几乎一致，可以看出改性后的蒙脱土单独添加并不能有效改善制品的摩擦磨损性能，它的主要作用是利用疏松的多层片状结构吸附磷酸二氢铝，一方面是有效吸附热压过程释放的气体从而解决制品的开裂问题，另一方面为磷酸二氢铝的粘结提供骨架结构使得制品强度更高且结构密实。

以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原料前提下所做出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种鼓式制动衬片，其特征在于，所述鼓式制动衬片包括以下重量份的组分制备而成：酚醛树脂5%～9%、丁腈橡胶3%～8%、沉淀硫酸钡10%～25%、玻璃纤维8%～15%、氢氧化钙3%~8%、矿物纤维10%～20%、碳酸钙10%～25%、十二烷基二甲基苄基氯化铵1%～3%及复合粘结剂14%～27.5%，所述复合粘结剂包括蒙脱土10%～20%及液体磷酸二氢铝4%～7.5%，所述复合粘结剂的制备方法为：将液体磷酸二氢铝与蒙脱土按比例共混至均匀，加入水制备出胶泥，充分搅拌均匀后烘干、研磨、过筛后干燥。

2.如权利要求1所述的鼓式制动衬片，其特征在于，所述磷酸二氢铝的P/Al为2～4。

3.如权利要求1所述的鼓式制动衬片，其特征在于，所述鼓式制动衬片还包括以下重量份的组分制备而成：合成石墨0%～8%、摩擦粉0%～5%、锆英粉0%～5%、石油焦炭粉0%～5%、氧化铝0%～2%或炭黑0%～2%。

4.如权利要求3所述的鼓式制动衬片，其特征在于，所述摩擦粉为腰果壳油摩擦粉。

5.如权利要求1所述的鼓式制动衬片，其特征在于，所述复合粘结剂的制备方法为：

1）将液体磷酸二氢铝与蒙脱土按比例共混至均匀，加入水制备出胶泥；

2）将步骤1）中制备的胶泥置于50～150℃烘箱中11～13h；

3）取出烘干后的胶泥，研磨成细粉，过160～800目筛后置于干燥器中备用。

6.如权利要求5所述的鼓式制动衬片，其特征在于，所述蒙脱土为改性钠基蒙脱土，改性方法为：将未改性的钠基蒙脱土浸泡于十二烷基二甲基苄基氯化铵的水溶液后，在温度60～100℃条件下，搅拌3~8h，取出后过滤、洗涤、干燥、研磨后过160～800目筛备用。

7.如权利要求6所述的鼓式制动衬片，其特征在于，十二烷基二甲基苄基氯化铵水溶液的浓度为5wt%~20wt%。

8.如权利要求1至7任一项所述的鼓式制动衬片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）复合粘结剂的制备：将液体磷酸二氢铝与蒙脱土按比例共混至均匀，加入水制备出胶泥，充分搅拌均匀后烘干、研磨、过筛后干燥；将复合粘结剂与酚醛树脂、丁腈橡胶、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、矿物纤维及碳酸钙混合搅拌，然后投入玻璃纤维继续搅拌均匀；

2）热压工艺：置于温度为130~190℃，压力为14~16MPa的压机中热压成型，保压时间为10~30分钟，放气次数为多次；

3）后固化工艺：将热压半成品置于热处理炉中按照温度梯度进行热处理；

4）磨削工艺：按照工艺尺寸对半成品进行内外弧和倒角磨削，即得到所述鼓式制动衬片。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述蒙脱土为改性钠基蒙脱土，改性方法为：将未改性的蒙脱土浸泡于十二烷基二甲基苄基氯化铵的水溶液后，在温度60～100℃条件下，搅拌3~8h，取出后过滤、洗涤、干燥、研磨后过160～800目筛备用。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中的后固化工艺的热处理制度为：140℃~155℃为1~3小时、155℃~165℃为1~3小时、175℃~185℃为1~3小时。