阅读说明：本技术 一种耐高温刹车片 (High-temperature-resistant brake pad ) 是由 余十轮 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐高温刹车片,属于功能材料技术领域。本发明按重量份数计,将20～30份碳化硅晶须,3～5份二沉池污泥,2～3份蔗糖,30～50份水混合发酵,接着加入碳化硅晶须质量0.1～0.2倍的硝酸铁溶液,接着滴加氨水调节pH至8.6～8.9,搅拌混合,过滤,干燥,高温处理,得预处理碳化硅晶须；将酚醛树脂,稀释剂,固化剂,预处理碳化硅晶须,芳纶,改性添加料,硫酸钡,矿物纤维,硬脂酸钠,煤焦油,线性树脂,异氰酸酯,搅拌混合,注模,热压成型,排气,脱模,干燥,粗磨精磨,开倒角,喷砂,去除毛刺,喷胶,即得耐高温刹车片。本发明提供的耐高温刹车片具有优异的耐磨性能和耐高温性能。(The invention discloses a high-temperature-resistant brake pad, and belongs to the technical field of functional materials. According to the invention, 20-30 parts of silicon carbide whiskers, 3-5 parts of secondary sedimentation tank sludge, 2-3 parts of sucrose and 30-50 parts of water are mixed and fermented, then an iron nitrate solution with the mass of 0.1-0.2 times that of the silicon carbide whiskers is added, then ammonia water is added dropwise to adjust the pH value to 8.6-8.9, the mixture is stirred and mixed, filtered, dried and treated at high temperature, and the pretreated silicon carbide whiskers are obtained; phenolic resin, a diluent, a curing agent, pretreated silicon carbide whiskers, aramid fibers, a modification additive, barium sulfate, mineral fibers, sodium stearate, coal tar, linear resin and isocyanate are stirred and mixed, injection molding, hot press molding, exhausting, demolding, drying, coarse grinding and fine grinding, chamfering, sand blasting, burr removing and glue spraying are carried out, and the high-temperature-resistant brake pad is obtained. The high-temperature-resistant brake pad provided by the invention has excellent wear resistance and high-temperature resistance.)

一种耐高温刹车片

技术领域

本发明公开了一种耐高温刹车片，属于功能材料技术领域。

背景技术

随着现代生活节奏的加快和生活水平的提高，汽车已经越来越普遍。且随着城市的发展，人们活动的范围也越来越大。通过汽车长途旅行多行走在高速公路，因此在汽车越来越多的情况下，汽车的制动性能越来越受到重视。即使在城市，由于对人身安全保护意识越来越强烈，人们对汽车的制动效果也越来越看重。汽车最重要的安全系统就是制动系统，所有的制动部件都有很高的安全要求。刹车片是整个制动系统中重要的部分，它的性能会直接影响到整个制动系统的可靠性。刹车片将汽车的动能转化成热能，制动时刹车片和刹车盘的温度会上升到400℃或者更高。因此，车辆中承受压力最大的元件，它们易受到高温，机械和化学的极度重负。此外，刹车片长时间都暴露于外界环境的影响之下，比如潮湿、灰尘和污渍等，这些都会对其性能和寿命产生影。

刹车片摩擦材料作为制动装置中的核心要素，利用摩擦材料的摩擦性能将转动的动能转化为热能及其他形式的能量，从而实现运动装置制动，其性能的优良直接影响着整机装备运行的安全性、可靠性、舒适性等。自上世纪70年代，刹车片摩擦材料发生巨大的变革，从传统的石棉型摩擦材料过渡到无石棉型，相继推出半金属摩擦材料、无石棉有机型（NAO）摩擦材料、粉末冶金摩擦材料、碳纤维摩擦材料和陶瓷摩擦材料等。然而随着汽车、运载车等高速交通工具及机械装备向着高速、高效、环保的方向发展，现代工业对摩擦材料的使用要求变得更为苛刻，因而研发性能优良且具有较高性价比的新型刹车片是各科研机构研究的重点方向。

高性能刹车片摩擦材料不仅要求具有优异的摩擦磨损性能，而且具有良好的物理特性。可压缩性、内剪切强度、热膨胀量等物理特性是决定刹车片摩擦材料重要的性能指标。可压缩特性与密度及弹性模量密切相关，能间接反映刹车片摩擦材料的制动噪音状况，在影响制动滞后、制动踏板行程的同时，也影响制动的平顺性和舒适性。剪切强度检验是刹车片摩擦材料必备的检测项目，包括摩擦材料与背板的粘结剪切强度以及摩擦材料自身的内部剪切强度。剪切强度的降低容易导致制动系统失效，造成严重后果。热膨胀量是刹车片摩擦材料的一个重要指标，热膨胀量过大将导致制动器不能彻底释放，容易引发交通事故。目前传统的刹车片还存在耐磨性能和耐高温性能无法进一步提升的问题，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统刹车片耐磨性能和耐高温性能无法进一步提升的问题，提供了一种耐高温刹车片。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种耐高温刹车片，是由以下重量份数的原料组成：

酚醛树脂 60～80份

稀释剂 40～60份

固化剂 5～8份

预处理碳化硅晶须 20～30份

芳纶 10～20份

改性添加料 8～10份

硫酸钡 5～8份

矿物纤维 8～10份

硬脂酸钠 3～5份

煤焦油 3～5份

线性树脂 3～5份

异氰酸酯 3～5份

所述耐高温刹车片的制备过程为：按原料组成称量各原料，将酚醛树脂，稀释剂，固化剂，预处理碳化硅晶须，芳纶，改性添加料，硫酸钡，矿物纤维，硬脂酸钠，煤焦油，线性树脂，异氰酸酯，搅拌混合，注模，热压成型，排气，脱模，干燥，粗磨精磨，开倒角，喷砂，去除毛刺，喷胶，即得耐高温刹车片。

所述酚醛树脂为3201酚醛树脂或2123酚醛树脂中任意一种。

所述稀释剂为二甲苯，丙酮或乙醇中的任意一种。

所述固化剂为乙烯基三胺，乙二胺或乙二胺四乙酸中任意一种。

所述预处理碳化硅晶须的制备过程为：按重量份数计，将20～30份碳化硅晶须，3～5份二沉池污泥，2～3份蔗糖，30～50份水混合发酵，接着加入碳化硅晶须质量0.1～0.2倍的硝酸铁溶液，接着滴加氨水调节pH至8.6～8.9，搅拌混合，过滤，干燥，高温处理，得预处理碳化硅晶须。

所述改性添加料的制备过程为：按重量份数计，将20～30份聚甲基硅树脂，5～8份大豆磷脂，2～3份猪骨粉混合球磨，即得改性添加料。

所述矿物纤维为硅酸铝纤维，玻璃纤维或石膏纤维中的任意一种。

所述煤焦油为低温煤焦油或中温煤焦油中的任意一种。

所述线性树脂为聚甲基丙烯酸甲酯，聚酰胺，聚醚醚酮或聚醚酰亚胺中的任意一种。

所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过添加预处理碳化硅晶须和改性添加料，在预处理碳化硅晶须的制备过程中，首先，将碳化硅晶须，二沉池污泥，蔗糖，水混合发酵，细菌能够在晶须表面繁殖，在加入硝酸铁溶液，由于细菌表面细胞壁带负电荷，能够富集带正电荷的铁离子，接着滴加氨水调节pH，使得铁离子沉淀，接着经过高温处理，使得碳化硅表面的有机质炭化，炭化过程中能够产生大量的焦油，同时，使得体系中的氢氧化铁沉淀脱水，生成氧化铁，生成的氧化铁沉淀分散在炭质层中，随着体系温度逐渐升高，使得体系中的氧化铁被还原成单质铁，在使用过程中，改性添加料中的聚甲基硅树脂中的硅氧键断裂分解，并产生游离基，游离基能够渗透到预处理碳化硅晶须中，并与其内沉积的单质铁结合，形成硅氧铁合金，一方面，硅氧铁合金的形成，使得体系的耐磨性能性能得到提升，另一方面，随着硅氧铁合金的大量生成，在体系中形成硅氧铁合金层，硅氧铁合金具有良好的隔热性能和隔绝氧气的作用，从而进一步提升了体系的耐高温性能，有利于延长产品的使用寿命，体系中产生的焦油能够分散在预处理碳化硅晶须表面，有效改善预处理碳化硅晶须与基体树脂间的界面结合性能，从使得体系的耐磨性能得到进一步的提升；

（2）本发明通过添加矿物纤维和煤焦油，在混料过程中，煤焦油具有较好的粘性，能够附着在矿物纤维表面，由于煤焦油分散在矿物纤维与基体树脂界面结合处，焦油能够改善矿物纤维与基体树脂间的界面结合性能，从而使得体系的耐磨性能得到提升。

具体实施方式

按重量份数计，将20～30份碳化硅晶须，3～5份二沉池污泥，2～3份蔗糖，30～50份水置于发酵釜中，于温度为30～35℃，转速为300～500r/min条件下，搅拌混合发酵3～5天，接着向发酵釜中加入碳化硅晶须质量0.1～0.2倍质量分数为10～20%的硝酸铁溶液，接着向发酵釜中滴加质量分数为20～30%的氨水调节pH至8.6～8.9，于转速为400～600r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于管式炉中，并以60～90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为1050～1150℃条件下，高温处理2～3h后，随炉降至室温，得预处理碳化硅晶须；按重量份数计，将20～30份聚甲基硅树脂，5～8份大豆磷脂，2～3份猪骨粉置于球磨机中混合球磨40～60min，即得改性添加料；按重量份数计，将60～80份酚醛树脂，40～60份稀释剂，5～8份固化剂，20～30份预处理碳化硅晶须，10～20份芳纶，8～10份改性添加料，5～8份硫酸钡，8～10份矿物纤维，3～5份硬脂酸钠，3～5份煤焦油，3～5份线性树脂，3～5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为500～600r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，接着将模具置于成型机中，于温度为140～160℃，压力为20～23MPa条件下，热压成型，排气后，脱模，得坯料，接着将坯料置于干燥箱中，于温度为140～150℃条件下，干燥至恒重，得干燥坯料，接着将干燥坯料依次经过粗磨精磨，开倒角，喷砂，去除毛刺，喷胶，即得耐高温刹车片。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂或2123酚醛树脂中任意一种。所述稀释剂为二甲苯，丙酮或乙醇中的任意一种。所述固化剂为乙烯基三胺，乙二胺或乙二胺四乙酸中任意一种。所述矿物纤维为硅酸铝纤维，玻璃纤维或石膏纤维中的任意一种。所述煤焦油为低温煤焦油或中温煤焦油中的任意一种。所述线性树脂为聚甲基丙烯酸甲酯，聚酰胺，聚醚醚酮或聚醚酰亚胺中的任意一种。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种。

按重量份数计，将30份碳化硅晶须，5份二沉池污泥，3份蔗糖，50份水置于发酵釜中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入碳化硅晶须质量0.2倍质量分数为20%的硝酸铁溶液，接着向发酵釜中滴加质量分数为30%的氨水调节pH至8.9，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为1150℃条件下，高温处理3h后，随炉降至室温，得预处理碳化硅晶须；按重量份数计，将30份聚甲基硅树脂，8份大豆磷脂，3份猪骨粉置于球磨机中混合球磨60min，即得改性添加料；按重量份数计，将80份酚醛树脂，60份稀释剂，8份固化剂，30份预处理碳化硅晶须，20份芳纶，10份改性添加料，8份硫酸钡，10份矿物纤维，5份硬脂酸钠，5份煤焦油，5份线性树脂，5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，接着将模具置于成型机中，于温度为160℃，压力为23MPa条件下，热压成型，排气后，脱模，得坯料，接着将坯料置于干燥箱中，于温度为150℃条件下，干燥至恒重，得干燥坯料，接着将干燥坯料依次经过粗磨精磨，开倒角，喷砂，去除毛刺，喷胶，即得耐高温刹车片。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述固化剂为乙烯基三胺。所述矿物纤维为硅酸铝纤维。所述煤焦油为低温煤焦油。所述线性树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

按重量份数计，将30份聚甲基硅树脂，8份大豆磷脂，3份猪骨粉置于球磨机中混合球磨60min，即得改性添加料；按重量份数计，将80份酚醛树脂，60份稀释剂，8份固化剂，30份碳化硅晶须，20份芳纶，10份改性添加料，8份硫酸钡，10份矿物纤维，5份硬脂酸钠，5份煤焦油，5份线性树脂，5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，接着将模具置于成型机中，于温度为160℃，压力为23MPa条件下，热压成型，排气后，脱模，得坯料，接着将坯料置于干燥箱中，于温度为150℃条件下，干燥至恒重，得干燥坯料，接着将干燥坯料依次经过粗磨精磨，开倒角，喷砂，去除毛刺，喷胶，即得耐高温刹车片。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述固化剂为乙烯基三胺。所述矿物纤维为硅酸铝纤维。所述煤焦油为低温煤焦油。所述线性树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

按重量份数计，将30份碳化硅晶须，5份二沉池污泥，3份蔗糖，50份水置于发酵釜中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入碳化硅晶须质量0.2倍质量分数为20%的硝酸铁溶液，接着向发酵釜中滴加质量分数为30%的氨水调节pH至8.9，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为1150℃条件下，高温处理3h后，随炉降至室温，得预处理碳化硅晶须；按重量份数计，将80份酚醛树脂，60份稀释剂，8份固化剂，30份预处理碳化硅晶须，20份芳纶，8份硫酸钡，10份矿物纤维，5份硬脂酸钠，5份煤焦油，5份线性树脂，5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，接着将模具置于成型机中，于温度为160℃，压力为23MPa条件下，热压成型，排气后，脱模，得坯料，接着将坯料置于干燥箱中，于温度为150℃条件下，干燥至恒重，得干燥坯料，接着将干燥坯料依次经过粗磨精磨，开倒角，喷砂，去除毛刺，喷胶，即得耐高温刹车片。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述固化剂为乙烯基三胺。所述矿物纤维为硅酸铝纤维。所述煤焦油为低温煤焦油。所述线性树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

按重量份数计，将30份碳化硅晶须，5份二沉池污泥，3份蔗糖，50份水置于发酵釜中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入碳化硅晶须质量0.2倍质量分数为20%的硝酸铁溶液，接着向发酵釜中滴加质量分数为30%的氨水调节pH至8.9，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为1150℃条件下，高温处理3h后，随炉降至室温，得预处理碳化硅晶须；按重量份数计，将30份聚甲基硅树脂，8份大豆磷脂，3份猪骨粉置于球磨机中混合球磨60min，即得改性添加料；按重量份数计，将80份酚醛树脂，60份稀释剂，8份固化剂，30份预处理碳化硅晶须，20份芳纶，10份改性添加料，10份矿物纤维，5份硬脂酸钠，5份煤焦油，5份线性树脂，5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，接着将模具置于成型机中，于温度为160℃，压力为23MPa条件下，热压成型，排气后，脱模，得坯料，接着将坯料置于干燥箱中，于温度为150℃条件下，干燥至恒重，得干燥坯料，接着将干燥坯料依次经过粗磨精磨，开倒角，喷砂，去除毛刺，喷胶，即得耐高温刹车片。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述固化剂为乙烯基三胺。所述矿物纤维为硅酸铝纤维。所述煤焦油为低温煤焦油。所述线性树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

按重量份数计，将30份碳化硅晶须，5份二沉池污泥，3份蔗糖，50份水置于发酵釜中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，搅拌混合发酵5天，接着向发酵釜中加入碳化硅晶须质量0.2倍质量分数为20%的硝酸铁溶液，接着向发酵釜中滴加质量分数为30%的氨水调节pH至8.9，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为1150℃条件下，高温处理3h后，随炉降至室温，得预处理碳化硅晶须；按重量份数计，将30份聚甲基硅树脂，8份大豆磷脂，3份猪骨粉置于球磨机中混合球磨60min，即得改性添加料；按重量份数计，将80份酚醛树脂，60份稀释剂，8份固化剂，30份预处理碳化硅晶须，20份芳纶，10份改性添加料，8份硫酸钡，5份硬脂酸钠，5份煤焦油，5份线性树脂，5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，接着将模具置于成型机中，于温度为160℃，压力为23MPa条件下，热压成型，排气后，脱模，得坯料，接着将坯料置于干燥箱中，于温度为150℃条件下，干燥至恒重，得干燥坯料，接着将干燥坯料依次经过粗磨精磨，开倒角，喷砂，去除毛刺，喷胶，即得耐高温刹车片。所述酚醛树脂为3201酚醛树脂。所述稀释剂为二甲苯。所述固化剂为乙烯基三胺。所述煤焦油为低温煤焦油。所述线性树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

将实例1至5所得刹车片进行性能检测，具体检测方法如下：

检测上述刹车片的磨损量，以磨损量表征耐高温性能及耐磨性能，磨损量越低，耐高温性能和耐磨性能越优异。具体检测结果如表1所示：

表1：性能检测表

检测内容	实例1	实例2	实例3	实例4	实例5
						磨损量/mg	3.8	7.2	6.8	6.5	7.4
500℃磨损量/mg	4.0	8.5	8.1	7.9	8.4

由表1检测结果可知，本发明所得耐高温刹车片具有优异的耐磨性能和耐高温性能。