阅读说明：本技术 一种摩擦材料及其制备方法 (Friction material and preparation method thereof ) 是由 侯秋飞 车红侠 胡若飞 于 2021-04-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种摩擦材料及其制备方法,包括以下重量份数的组分：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏10-20份、填料39-49份,其中树脂为多组分改性酚醛树脂,增强纤维为由芳纶纤维、钢纤维、玻璃纤维、硅灰棉复配的无石棉复合纤维,磷石膏直接取自堆场,烘干除去自由水,过200目筛制成,填料包括轮胎粉、石墨、焦炭粉、硫酸钡、摩擦粉、氧化铝、铁矿粉、蛭石、氧化锌、铝矾土和硬脂酸锌。制备方法为：按配比称取原料,间歇搅拌10分钟,然后转入模具,在温度165度、压力20MPa条件下,热压20分钟,最后在170度温度下保温8小时。(The invention provides a friction material and a preparation method thereof, wherein the friction material comprises the following components in parts by weight: 13 parts of resin, 28 parts of reinforcing fiber, 10-20 parts of phosphogypsum and 39-49 parts of filler, wherein the resin is multi-component modified phenolic resin, the reinforcing fiber is asbestos-free composite fiber compounded by aramid fiber, steel fiber, glass fiber and wollastonite cotton, the phosphogypsum is directly taken from a storage yard, dried to remove free water and sieved by a 200-mesh sieve, and the filler comprises tire powder, graphite, coke powder, barium sulfate, friction powder, aluminum oxide, iron ore powder, vermiculite, zinc oxide, bauxite and zinc stearate. The preparation method comprises the following steps: weighing the raw materials according to the proportion, intermittently stirring for 10 minutes, transferring into a mould, carrying out hot pressing for 20 minutes at the temperature of 165 ℃ and the pressure of 20MPa, and finally carrying out heat preservation for 8 hours at the temperature of 170 ℃.)

一种摩擦材料及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车用摩擦材料领域，具体涉及一种摩擦材料及其制备方法。

背景技术

中国是汽车产销大国，汽车上最重要的的安全系统就是制动系统，刹车片是整个制动系统中起直接作用的部件，其直接影响整个制动系统的可靠性。刹车片主要包括钢背和粘贴于钢背上的摩擦材料，刹车片的性能主要取决于摩擦材料的配方及加工工艺。摩擦材料的加工主要有冷成型和热压成型两种工艺，其中热压成型工艺主要包括配料、混料、热压成型、热处理、机械加工等步骤，配料的主要原材料包括粘结剂、增强材料、填料等。粘结剂主要为酚醛树脂，普通酚醛树脂耐热性较低，而一些重型车辆或山区路况刹车易产生较高温度，故需对酚醛树脂改性以提高其耐热性，常用的改性方法有硼改性、钼改性、磷改性等。增强材料原来多用石棉，但由于石棉对环境存在影响，因此寻找替代材料，开发无石棉刹车片是重要的发展方向。填料多取自矿石等不可再生资源，矿石资源逐年减少，其市场价格不断上升，成本增加，企业难以承受。磷石膏是磷肥工业中生产磷酸时产生的废渣，每生产1吨磷酸会排放大约5吨磷石膏，据不完全统计，我国磷石膏年排放量超过5500万吨，累计堆存量逾2.5亿吨。磷石膏的大量堆存，不仅侵占了土地资源，而且由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。磷石膏成为制约磷化工产业健康发展的重要因素，对磷石膏进行综合利用迫在眉睫。科研人员围绕磷石膏的无害化处理与资源化利用做了大量工作，如：用作水泥缓凝剂或与硫酸联产水泥；生产石膏建材制品；生产硫酸铵、硫酸钾等化工原料；用作碱性土壤改良剂等。虽然已经有了一些较成熟的技术，但由于成本等问题，经济社会效益不高，磷石膏的实际利用率仍然很低。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩擦材料及其制备方法。以具有优异耐热性的多组分改性酚醛树脂为粘结剂，以无石棉复合纤维为增强材料，以磷石膏替代部分填料，减少了摩擦材料中矿石的使用量，降低了生产成本，同时拓展了磷石膏的应用空间，具有明显的经济与环境效益。

本发明摩擦材料包括以下重量份数的组分：树脂13份、增强纤维28份、磷石膏10-20份、填料39-49份，

制备方法为：按配比称取原料，间歇搅拌10分钟，然后转入模具，在温度165度、压力20MPa条件下，热压20分钟，最后在170度温度下保温8小时。

所述树脂为多组分改性酚醛树脂，是发明人的鉴定成果，由硼酸、腰果壳油、三聚氰胺三组分复合改性酚醛树脂制成，硼酸提高了树脂的耐热温度，可耐350度以上高温，腰果壳油、三聚氰胺降低了树脂的生产成本；

增强纤维为无石棉复合纤维，由芳纶纤维、钢纤维、玻璃纤维、硅灰棉按重量比1:1:3:5复配而成；

磷石膏直接取自堆场，烘干除去自由水，过200目筛制成；

填料由以下重量份数的组分构成：轮胎粉5份、石墨8份、焦炭粉6.4份、硫酸钡0-10份、摩擦粉4份、氧化铝3份、铁矿粉3份、蛭石2份、氧化锌3份、铝矾土4份、硬脂酸锌0.6份。

本发明中多组分改性酚醛树脂为在酚醛树脂的制备过程中加入硼酸、腰果壳油、三聚氰胺等改性剂制成，调节硼酸的用量可提高树脂的耐热温度，热分解温度350度以上，腰果壳油、三聚氰胺的加入改善树脂韧性的同时降低了生产成本。无石棉复合纤维由硅灰棉、玻璃纤维等构成，避免了石棉的使用，增强效果与石棉相当。磷石膏经简单处理后，直接用于摩擦材料的制备，既消耗了部分磷石膏，减轻磷石膏的环境污染，同时也降低了摩擦材料的生产成本。而磷石膏的密度0.733-0.88g/cm3远低于主要替代对象硫酸钡的密度4.25-4.5g/cm3，一定程度上降低了刹车片的重量。磷石膏具有一定的增摩效果，可以降低摩擦材料中增摩组分的用量。

本发明摩擦材料制备而成的刹车片，按GB5763-2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，摩擦系数平稳，磨损率较低，符合国家标准要求。

具体实施方式

实施例1：

树脂13份、增强纤维28份、磷石膏10份、填料49份（摩擦粉4份、轮胎粉5份、石墨8份、硫酸钡10份、焦炭粉6.4份、氧化铝3份、氧化锌3份、铁矿粉3份、铝矾土4份、蛭石2份、硬脂酸锌0.6份），将上述材料压制成刹车片，按GB5763-2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，结果如表1所示。

表1：

从表1的数据可以看出，本发明实施例1得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.30-0.42，降温阶段摩擦系数在0.33-0.45，磨损率较小，完全达到国家标准。

实施例2：

树脂13份、增强纤维28份、磷石膏20份、填料39份（摩擦粉4份、轮胎粉5份、石墨8份、硫酸钡0份、焦炭粉6.4份、氧化铝3份、氧化锌3份、铁矿粉3份、铝矾土4份、蛭石2份、硬脂酸锌0.6份），将上述材料压制成刹车片，按GB5763-2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，结果如表1所示。

表2：

从表2的数据可以看出，本发明实施例2得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.33-0.42，降温阶段摩擦系数在0.38-0.41，磨损率小，达到国家标准。

实施例3：

树脂13份、增强纤维28份、磷石膏15份、填料44份（摩擦粉4份、轮胎粉5份、石墨8份、硫酸钡5份、焦炭粉6.4份、氧化铝3份、氧化锌3份、铁矿粉3份、铝矾土4份、蛭石2份、硬脂酸锌0.6份），将上述材料压制成刹车片，按GB5763-2008标准在定速式摩擦试验机上按3类测试，结果如表3所示。

表3：

从表3的数据可以看出，本发明实施例3得到的刹车片，在升温阶段，摩擦系数在0.32-0.41，降温阶段摩擦系数在0.37-0.42，磨损率小，符合国家标准。