一種含石墨烯高性能摩擦材料組合物的制作方法
【專利摘要】一種含石墨烯高性能摩擦材料組合物，其特征是該組合物由氨基硅烷、水合硅酸鈣、聚丙烯腈纖維、電熔氧化鋯、芳侖纖維、麻纖維、膨脹蛭石、陶瓷纖維、磁鐵礦、石墨烯等按重量比制成：本發(fā)明具有綠色環(huán)保，抗高溫?zé)崴ネ诵阅芎?，耐磨性能良好，摩擦系?shù)穩(wěn)定，使用壽命長等特點。本發(fā)明通過對多種成分進(jìn)行合理的搭配,確保各材料的優(yōu)點在摩擦材料中得到充分的發(fā)揮。并且配方中沒有重金屬物質(zhì)，對環(huán)境非常友好。
【專利說明】
-種含石墨稀高性能摩擦材料組合物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及汽車剎車片的摩擦材料組合物，尤其是設(shè)及一種含石墨締高性能摩擦 材料組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，車輛的安全、環(huán)境保護(hù)尤為重要，人們對剎車片的環(huán)保 性能越來越高，目前市面上出現(xiàn)了許多新型的高性能剎車片，但是在提高了剎車性能的同 時，對生活環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響，剎車噪音和有害氣體的排放得不到有效的控制。現(xiàn)在我 們使用的汽車剎車片所使用的摩擦材料中含有很多重金屬物質(zhì)，包括錬、銘、儒、銅、領(lǐng)、銅 等重金屬。汽車在每次剎車過程中，就有少量的重金屬粉塵釋放并積累在環(huán)境中造成危害。 如儒化合物經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收積存于肝或腎臟中，對人體腎臟、肝臟造成危害。含銅粉塵進(jìn) 入環(huán)境后可W對魚類造成生物毒害。硫酸領(lǐng)對環(huán)境有危害，對大氣可造成污染。而錬對環(huán)境 的危害也不小，剎車片中含有大量的重金屬錬，有的剎車片含量可W達(dá)到4-5%，尤其對水體 環(huán)境會造成長期不良影響。早在1979年，錬就進(jìn)入了美國環(huán)保部的優(yōu)先控制污染物名單， 2002年美國地質(zhì)調(diào)查局就發(fā)現(xiàn)，由于剎車片會隨著車輛的使用而持續(xù)損耗，造成錬持續(xù)不 斷地進(jìn)入環(huán)境中。日本研究者也發(fā)現(xiàn)，城市空氣中的微小顆粒物就含有大量的錬，其中的一 個主要來源就是剎車片。
[0003] 2007年，中國環(huán)保部頒布的《展覽會用地±壤環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)》中，把錬在±壤 中的含量作為一個評價標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定錬的含量不得高于12mg/kg(A級)和82mg/kg(B級）。
[0004] 2013年，據(jù)《新京報》報道，北京密云縣大辛莊村段一片上百畝的楊樹林里出現(xiàn)了 二=十個大坑，大量廢棄剎車片被傾倒其中，結(jié)果大坑周邊數(shù)十米內(nèi)寸草不生，原有的楊樹 朝向坑的一面全都裂開己掌大的口子，像被硫酸潑過的面孔。運個案例造成的影響是深遠(yuǎn) 地，因此不能不引起汽車零部件制造商的重視，我們必須在保證剎車片性能的前提下，找到 更加安全，有效和環(huán)保的摩擦材料來替代重金屬，W順應(yīng)人類對環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)格的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種制動噪音低、重金屬含量低、磨損率低、熱傳導(dǎo)效果好、抗熱衰退 性能高的摩擦材料組合物，W解決現(xiàn)有汽車剎車片中的磨損率高、高溫制動不穩(wěn)定、剎車時 產(chǎn)生低頻噪音、對環(huán)境危害較大等技術(shù)問題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種含石墨締高性能摩擦材料組合物，其特征是該組合物由下列組分按重量比制成： 氨基硅烷2~3份、水合娃酸巧4~5.5份、聚丙締臘纖維5~6份、電烙氧化錯0.2~0.3份、芳 侖纖維4~6份、麻纖維2~2.5份、膨脹賠石5~6份、陶瓷纖維8~10份、磁鐵礦3.5~5份、石 墨締5~8份、棚酪醒樹脂7~8份、苯并嗯嗦樹脂3~5份，硫酸巧晶須15~17份、鐵酸鐘晶須 16~18份、鱗片石墨5.5~7份、腰果油摩擦粉6~8份、般燒石油焦碳6~8份、氮化棚1.5~2 份、鱗片侶粉5~7份、納米二氧化鐵3~5份、碳化娃0.4~0.6份、碳化粗1~2份、納米氧化鋒 I~2份、S氧化鋼I~2份。
[0007]作為優(yōu)選，所述組合物由下列組分按重量比制成：按重量比將氨基硅烷3份、水合 娃酸巧5.5份、聚丙締臘纖維6份、電烙氧化錯0.3份、芳侖纖維5份、麻纖維2.2份、膨脹賠石 5.5份、陶瓷纖維8.5份、磁鐵礦4份、6份石墨締、棚酪醒樹脂7份、苯并嗯嗦樹脂4份、硫酸巧 晶須17份、鐵酸鐘晶須18份、鱗片石墨7份、腰果油摩擦粉8份、般燒石油焦碳8份、氮化棚1.8 份、鱗片侶粉6份、納米二氧化鐵4.2份、碳化娃0.5份、碳化粗1.5份、納米氧化鋒1.5份、=氧 化鋼1.5份。
[000引 W下是采用上述摩擦材料組合物制作剎車片的方法:按重量比將各組分倒入高速 分散機內(nèi)，攬拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成 形模具內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機于高溫250°C，壓力為25M化的條件下 保持15分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。
[0009] 本發(fā)明具有綠色環(huán)保，抗高溫?zé)崴ネ诵阅芎茫湍バ阅芰己?，摩擦系?shù)穩(wěn)定，使用 壽命長等特點。本發(fā)明通過對多種成分進(jìn)行合理的搭配，確保各材料的優(yōu)點在摩擦材料中 得到充分的發(fā)揮。并且配方中沒有重金屬物質(zhì)，對環(huán)境非常友好。摩擦材料組合物中多種新 材料，尤其W芳侖纖維、聚丙締臘纖維、納米二氧化鐵、碳石墨締的復(fù)合，不僅能相互彌補其 各自性能的不足，還會協(xié)同作用而形成快速散熱、穩(wěn)定摩擦系數(shù)、減少剎車片形變等高性 能。工作過程中，剎車片形成更加優(yōu)異的摩擦層和轉(zhuǎn)移膜，使得小汽車剎車靈敏，制動平穩(wěn)， 無制動尖叫聲，舒適性能較好，剎車過程對剎車盤無損傷。
【具體實施方式】
[0010] 下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0011] 實施例1:按重量比將氨基硅烷2.5份(每份1000克，下同）、水合娃酸巧4份、聚丙締 臘纖維5.5份、電烙氧化錯0.2份、芳侖纖維4份、麻纖維2.5份、膨脹賠石6份、陶瓷纖維9份、 磁鐵礦3.5份、石墨締5份、棚酪醒樹脂7.5份、苯并嗯嗦樹脂5份、硫酸巧晶須16份、鐵酸鐘晶 須16份、鱗片石墨5.5份、腰果油摩擦粉6份、般燒石油焦碳6份、氮化棚2份、鱗片侶粉5份、納 米二氧化鐵3份、碳化娃0.6份、碳化粗1份、納米氧化鋒2份、=氧化鋼2份倒入高速分散機 內(nèi)，攬拌成均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具 內(nèi)壓制成形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機于高溫250°C，壓力為25MPa的條件下保持15 分鐘，最后取出剎車片，除去毛刺即成為成品。
[0012] 實施例2:按重量比將氨基硅烷2份、合娃酸巧4.55份、聚丙締臘纖維5份、電烙氧 化錯0.25份、芳侖纖維4.5份、麻纖維2.0份、膨脹賠石5份、陶瓷纖維10份、磁鐵礦5份、石墨 締8份、棚酪醒樹脂7.4份、苯并嗯嗦樹脂3份、硫酸巧晶須15份、鐵酸鐘晶須17份、鱗片石墨 6.5份、腰果油摩擦粉7.5份、般燒石油焦碳7份、氮化棚1.5份、鱗片侶粉7份、納米二氧化鐵5 份、碳化娃0.4份、碳化粗2份、納米氧化鋒1份、=氧化鋼1份倒入高速分散機內(nèi)，攬拌成均勻 分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成形，再 與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機于高溫250°C，壓力為25MPa的條件下保持15分鐘，最后取出 剎車片，除去毛刺即成為成品。
[001引實施例3:按重量比將氨基硅烷3份、水合娃酸巧5.5份、聚丙締臘纖維6份、電烙氧 化錯0.3份、芳侖纖維5份、麻纖維2.2份、膨脹賠石5.5份、陶瓷纖維8.5份、磁鐵礦4份、石墨 締6份、棚酪醒樹脂7份、苯并嗯嗦樹脂4份、硫酸巧晶須17份、鐵酸鐘晶須18份、鱗片石墨7 份、腰果油摩擦粉8份、般燒石油焦碳8份、氮化棚1.8份、鱗片侶粉6份、納米二氧化鐵4.2份、 碳化娃0.5份、碳化粗1.5份、納米氧化鋒1.5份、=氧化鋼1.5份倒入高速分散機內(nèi)，攬拌成 均勻分散的粉末狀摩擦材料組合物，然后取出該摩擦材料組合物放入成形模具內(nèi)壓制成 形，再與鋼背復(fù)合后放入平板硫化機于高溫250°C，壓力為25MI^的條件下保持15分鐘，最后 取出剎車片，除去毛刺即成為成品。
[0014] 上述各實施例所選用材料說明： 石墨締具有極高的耐磨性和導(dǎo)熱系數(shù)，在摩擦層中嵌入石墨締可使得摩擦層局部熱 點溫度大幅下降。
[0015] 氨基硅烷為增粘劑，其導(dǎo)熱性好，它具有兩種功能團(tuán)，即氨基和乙氧基;其中=個 可水解基團(tuán)（乙氧基），在反應(yīng)中先水解生成娃醇，由于娃醇不穩(wěn)定，極易與無機物或金屬表 面的徑基結(jié)合脫水，從而與無機物或金屬結(jié)合起來;氨基上帶有兩個活潑氨可W和各種聚 合物發(fā)生反應(yīng)，從而通過化學(xué)鍵將不同性質(zhì)的材料緊密的結(jié)合起來，使摩擦組合材料之間 的結(jié)合更加的緊密，從而提高摩擦材料的穩(wěn)定性。
[0016] 水合娃酸巧用于增加孔隙率，增加熱穩(wěn)定性，提高摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，改善抗衰退 性能，降低剎車片的磨耗及剎車盤的粗造度，降低制動噪音污染，保護(hù)生活環(huán)境。
[0017] 電烙氧化錯耐高溫性極好，有利于剎車片高溫摩擦性能的穩(wěn)定增長;硬度高，滲用 少量比例就可W達(dá)到要求的增摩效果;顆粒初性好，耐磨性物佳，能夠降低剎車片的磨損 率，延長使用壽命。
[0018] 聚丙締臘纖維的主要用途是作爐襯和耐火材料，它能耐高溫、硬度中度偏高及定 型性極好的特點，與其它類型的氧化儀相比，除了在改善高溫摩擦性能方面效果更佳W外， 還不易產(chǎn)生剎車噪音，可用作摩擦材料的摩擦性能調(diào)節(jié)劑。
[0019] 芳侖纖維具有高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能。其強度是 鋼絲的5~6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2~3倍，初性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5 左右，在56(TC的溫度下，不分解、不融化。采用芳侖纖維制成的剎車片具有良好的耐熱性和 抗剪、抗彎強度，制動效果好等特點。
[0020] 麻纖維(60~80目）作為彈性填料用于摩擦材料中，起著增磨減噪的效果。
[0021] 膨脹賠石(40~120目）具有質(zhì)量輕、耐磨、吸音、耐高溫及高孔隙率，用來改善摩擦 材料的高溫性能和減震效果，使汽車制動更加平穩(wěn)。
[0022] 陶瓷纖維采用優(yōu)質(zhì)娃酸侶纖維經(jīng)過短切加工而成的人造礦物纖維。具有重量輕、 環(huán)保、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機械震動、抗拉抗折強度高等優(yōu)點，可W 大大提高摩擦材料在制造和使用過程中的穩(wěn)定性。W上實施例中的陶瓷纖維可W選用中國 江蘇省常州豐潤特種纖維有限公司生產(chǎn)的高侶型(氧化侶>65%)陶瓷纖維。
[0023] 磁鐵礦(300~350目）作為摩阻材料，用于摩擦材料中可增加摩擦系數(shù)。
[0024] 棚酪醒樹脂的耐熱性、瞬時耐高溫性、耐燒蝕性和力學(xué)性能比普通酪醒樹脂好得 多，使材料的熱衰退性能、恢復(fù)性能、磨損性能和機械性能得W提高。棚改性酪醒樹脂的合 成的方法有多種，其中最主要的一種方法是:先將棚酸與苯酪進(jìn)行醋化反應(yīng)，生成棚酸苯酪 醋，再與甲醒反應(yīng)生成棚改性酪醒樹脂。
[0025] 硫酸巧晶須（1~6WH，長徑比>30)，集增強纖維和超細(xì)無機填料二者的優(yōu)勢于一 體，具有高強度、高模量、高初性、高絕緣性、耐磨耗、耐高溫、耐酸堿、抗腐蝕、紅外線反射性 良好、易于表面處理、易與聚合物復(fù)合、無毒等諸多優(yōu)良的理化性能。硫酸巧晶須制備的剎 車片具有降低有機物在高溫時的熱分解造成的熱衰退現(xiàn)象，其摩擦系數(shù)穩(wěn)定，使用過程中 制動舒適，無噪音產(chǎn)生，產(chǎn)品磨耗小。W上實施例中的硫酸巧晶須可W選用中國安徽省合肥 健坤化工有限公司提供的硫酸巧晶須。
[0026] 鐵酸鐘晶須可用作絕熱材料，與石棉相比，磨耗量約減少32%。
[0027] 鱗片石墨(60~80目）用于摩擦材料能減小摩擦材料的熱衰退，穩(wěn)定摩擦材料的摩 擦系數(shù)。W上實施例中的鱗片石墨可W選用中國河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣道川石墨礦提供的含碳量為 94.99%的鱗片石墨。
[0028] 摩擦材料中加入一定比列的般燒石油焦碳(20~30目）能使摩擦材料具有完美的 綜合性能，有利于防止金屬粘著，提高摩擦性能。另外，該焦碳的氣空率較高，可W提高摩擦 材料的摩擦系數(shù)，減少制動噪音，減輕高溫時摩擦材料的熱衰退。
[0029] 氮化棚(250~300目）具有潤滑性好、熱膨脹系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性高等特點，尤其是 它的熱導(dǎo)率與不誘鋼相當(dāng)。
[0030] 鱗片侶粉(40~80目）比較柔軟、比重輕。在摩擦材料中起到穩(wěn)定摩擦系數(shù)和降低 磨損的作用。在摩擦過程中金屬侶的烙化吸收了大量的熱能，起到了散熱的作用;并且不傷 盤，可延長剎車系統(tǒng)的使用壽命。W上實施例中的鱗片侶粉可W選用中國江蘇省常州豐潤 特種纖維有限公司提供的鱗片侶粉。 碳化娃高溫性能特別穩(wěn)定，即使在較高的溫度下，它能保持非常好的摩擦系數(shù)，碳化娃 與少量的納米二氧化鐵組合就能有效的降低摩擦材料高溫制動的衰退性。W上實施例中的 碳化娃可W選用中國河南安陽佳蠢耐材有限公司提供的純度為98.50%的黑碳化娃。
[0031] 為了驗證本發(fā)明的效果，按中國GB5763~1998國家標(biāo)準(zhǔn)，將實施例1制備的用于剎 車片的含石墨締高性能摩擦材料組合物與德國某公司生產(chǎn)的無金屬剎車片分別在定速摩 擦實驗機上進(jìn)行試驗，其結(jié)果如下：
驗證結(jié)果表明：相比國外同類產(chǎn)品，采用本發(fā)明配方制備的用于剎車片的含石墨締高 性能摩擦材料組合物，具有更好的摩擦磨損性能和抗高溫?zé)崴ネ诵阅?。此外，對實施?、3 制備的陶瓷剎車片分別進(jìn)行測試，均有著與實施例1相似的優(yōu)異性能。
[0032]為了進(jìn)一步驗證本發(fā)明效果，發(fā)明人將本發(fā)明制備的剎車片安裝在寶馬5系車上 進(jìn)行剎車制動試驗，經(jīng)過五名駕駛員（駕齡均在15年W上)反復(fù)制動，均確認(rèn)本發(fā)明制備的 剎車片靈敏，制動平穩(wěn)，同時無噪音，乘坐的舒適極佳。 最后，應(yīng)當(dāng)指出，W上【具體實施方式】僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限 于上述【具體實施方式】，還可W有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對W上具體實施方 式所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種含石墨烯高性能摩擦材料組合物，其特征是該組合物由下列組分按重量比制 成:氨基硅烷2~3份、水合娃酸|丐4~5.5份、聚丙稀腈纖維5~6份、電恪氧化錯0.2~0.3份、 芳侖纖維4~6份、麻纖維2~2.5份、膨脹輕石5~6份、陶瓷纖維8~10份、磁鐵礦3.5~5份、 石墨烯5~8份、硼酚醛樹脂7~8份、苯并噁嗪樹脂3~5份，硫酸鈣晶須15~17份、鈦酸鉀晶 須16~18份、鱗片石墨5.5~7份、腰果油摩擦粉6~8份、煅燒石油焦碳6~8份、氮化硼1.5~ 2份、鱗片錯粉5~7份、納米二氧化鈦3~5份、碳化娃0.4~0.6份、碳化鉭1~2份、納米氧化 鋅1~2份、三氧化鉬1~2份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含石墨烯高性能摩擦材料組合物，其特征是該組合物由 下列組分按重量比制成:按重量比將氨基硅烷3份、水合硅酸鈣5.5份、聚丙烯腈纖維6份、電 熔氧化鋯0.3份、芳侖纖維5份、麻纖維2.2份、膨脹蛭石5.5份、陶瓷纖維8.5份、磁鐵礦4份、6 份石墨烯、硼酚醛樹脂7份、苯并噁嗪樹脂4份、硫酸鈣晶須17份、鈦酸鉀晶須18份、鱗片石墨 7份、腰果油摩擦粉8份、煅燒石油焦碳8份、氮化硼1.8份、鱗片鋁粉6份、納米二氧化鈦4.2 份、碳化娃0.5份、碳化鉭1.5份、納米氧化鋅1.5份、三氧化鉬1.5份。
【文檔編號】C04B14/04GK105909707SQ201610064028
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月31日
【發(fā)明人】張澤偉
【申請人】張澤偉