一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺
阅读说明：本技术 一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺 (Preparation process of ceramic friction material for automobile brake pad ) 是由 戴金宝 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺；涉及汽车刹车片技术领域,包括以下步骤：(1)得到复合改性粉煤灰；得到基体树脂；得到偶联剂处理料；得到预混料；(5)将上述得到的预混料添加到模具中,然后经过热压成型,再进行冷却至室温,即得；本发明方法制备的汽车刹车片用陶瓷材料具有更低的摩擦系数。(The invention discloses a preparation process of a ceramic friction material for an automobile brake pad; relates to the technical field of automobile brake pads, comprising the following steps: (1) obtaining composite modified fly ash; obtaining matrix resin; obtaining a coupling agent treatment material; obtaining a premix; (5) adding the obtained premix into a mold, then carrying out hot press molding, and cooling to room temperature to obtain the product; the ceramic material for the automobile brake pad prepared by the method has a lower friction coefficient.)
技术领域
本发明属于汽车刹车片技术领域，特别是一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺。
背景技术
近年来，汽车制造逐步向安全环保、高速高寿命方向发展，这对汽车制动系统的综合性能和刹车片材料的高温稳定性及可靠性提出了更高的要求。作为摩擦传动制动系统的重要材料，摩擦材料需要具备较高的抗压强度、较大的摩擦系数、较低的磨损率以及优异的稳定性等。
近年来，随着我国汽车工业朝着高速重载、安全舒适、绿色环保等方向高速发展，对汽车制动系统中关键部件的摩擦材料提出了更加苛刻的性能要求，随着人们对刹车片的性能要求越来越高，对刹车片摩擦材料的改进也随之进行，然而，现有技术对于其改进效果有限，尤其是耐高温摩擦效果相对较差，对摩擦材料性能降低较为显著，极大的缩短了其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰均匀分散到二氯甲烷中，然后加热至80-90℃，保温15-20min，再添加哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺，调节温度至45-50℃，保温搅拌反应2-3小时，然后进行抽滤，洗涤，烘干至恒重，得到复合改性粉煤灰；
（2）将酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合到一起，得到基体树脂；
（3）将氧化铝、蒙脱土、凹凸棒土、沸石进行混合后，再采用偶联剂进行处理，经过干燥后，得到偶联剂处理料；
（4）将复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合到一起，然后以2000r/min转速搅拌40-50min，得到预混料；
（5）将上述得到的预混料添加到模具中，然后经过热压成型，再进行冷却至室温，即得。
所述粉煤灰、二氯甲烷混合质量比为1:5-5.5；
所述粉煤灰、哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺混合质量比为35-40:5-5.8:3.1-3.6:1-1.5。
所述酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合质量比为15:1-2。
所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉、玄武岩纤维混合质量比为15-18：8-10:8-10：1-2；
所述氧化铝粉、偶联剂溶液混合质量比为1:10。
所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉均为300目。
所述偶联剂溶液质量分数为9.2%；
所述偶联剂溶液为乙烯基三乙氧基硅烷溶液。
所述偶联剂处理为偶联剂浸渍处理，料液比为1:10，浸渍温度为65℃，浸渍时间为1.5小时。
所述复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合质量比为12-16:5-7:30-35。
所述热压成型的工艺参数为：热压温度为185-188℃、热压压力为55-60MPa，热压时间为8-9min。
本发明方法制备的汽车刹车片用陶瓷材料，各组分分布较均匀，填料颗粒通过粘结剂相互紧密结合在一起，通过引入一定量的玄武岩纤维促使，其显微组织发生了更为明显变化，交错分布的玄武岩纤维以骨架形式连接各组分，使汽车刹车片用陶瓷材料各无机有机组分结合更为紧密，大幅度的提高了表面耐磨性能。
在高温条件下，汽车刹车片材料经过大量的无机和有机材料协同使用，材料之间相互结合，当摩擦时会迅速形成摩擦膜和转移膜，进而提高表面耐磨性能，降低摩擦阻力，减小摩擦损耗；本发明方法制备的汽车刹车片材料在低温时摩擦系数较稳定，且不会对刹车片造成磨损，表面完整光滑；但在高温情况下，树脂基就会小部分被分解，表面就会产生油状物，附着在摩擦界面，从而导致摩擦系数的降低。
有益效果：
本发明方法制备的汽车刹车片用陶瓷材料具有更低的摩擦系数，随着温度的升高，摩擦系数先增加，后降低，达到一定温度时，变化较小，本发明通过引入一定质量的经过处理得到的复合改性粉煤灰，能够一定程度上降低材料的摩擦系数，进一步的提高其耐磨性能，本发明制备的汽车刹车片用陶瓷材料随着温度的升高，磨损率缓慢增加，不采用经过复合改性粉煤灰时，磨损率随着温度的升高大幅度增加。
附图说明
图1为复合改性粉煤灰微观形貌图。
具体实施方式
一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰均匀分散到二氯甲烷中，然后加热至80-90℃，保温15-20min，再添加哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺，调节温度至45-50℃，保温搅拌反应2-3小时，然后进行抽滤，洗涤，烘干至恒重，得到复合改性粉煤灰；
（2）将酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合到一起，得到基体树脂；
（3）将氧化铝、蒙脱土、凹凸棒土、沸石进行混合后，再采用偶联剂进行处理，经过干燥后，得到偶联剂处理料；
（4）将复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合到一起，然后以2000r/min转速搅拌40-50min，得到预混料；
（5）将上述得到的预混料添加到模具中，然后经过热压成型，再进行冷却至室温，即得。
所述粉煤灰、二氯甲烷混合质量比为1:5-5.5；
所述粉煤灰、哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺混合质量比为35-40:5-5.8:3.1-3.6:1-1.5。
所述酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合质量比为15:1-2。
所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉、玄武岩纤维混合质量比为15-18：8-10:8-10：1-2；
所述氧化铝粉、偶联剂溶液混合质量比为1:10。
所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉均为300目。
所述偶联剂溶液质量分数为9.2%；
所述偶联剂溶液为乙烯基三乙氧基硅烷溶液。
所述偶联剂处理为偶联剂浸渍处理，料液比为1:10，浸渍温度为65℃，浸渍时间为1.5小时。
所述复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合质量比为12-16:5-7:30-35。
所述热压成型的工艺参数为：热压温度为185-188℃、热压压力为55-60MPa，热压时间为8-9min。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰均匀分散到二氯甲烷中，然后加热至80℃，保温15min，再添加哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺，调节温度至45℃，保温搅拌反应2小时，然后进行抽滤，洗涤，烘干至恒重，得到复合改性粉煤灰；所述粉煤灰、二氯甲烷混合质量比为1:5；所述粉煤灰、哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺混合质量比为35:5:3.1:1。
（2）将酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合到一起，得到基体树脂；所述酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合质量比为15:1。
（3）将氧化铝、蒙脱土、凹凸棒土、沸石进行混合后，再采用偶联剂进行处理，经过干燥后，得到偶联剂处理料；所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉、玄武岩纤维混合质量比为15：8:8：1；所述氧化铝粉、偶联剂溶液混合质量比为1:10。所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉均为300目。所述偶联剂溶液质量分数为9.2%；所述偶联剂溶液为乙烯基三乙氧基硅烷溶液。所述偶联剂处理为偶联剂浸渍处理，料液比为1:10，浸渍温度为65℃，浸渍时间为1.5小时。
（4）将复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合到一起，然后以2000r/min转速搅拌40min，得到预混料；所述复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合质量比为12:5:30。
（5）将上述得到的预混料添加到模具中，然后经过热压成型，再进行冷却至室温，即得。所述热压成型的工艺参数为：热压温度为185℃、热压压力为55MPa，热压时间为8min。
实施例2
一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰均匀分散到二氯甲烷中，然后加热至90℃，保温20min，再添加哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺，调节温度至50℃，保温搅拌反应3小时，然后进行抽滤，洗涤，烘干至恒重，得到复合改性粉煤灰；所述粉煤灰、二氯甲烷混合质量比为1:5.5；所述粉煤灰、哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺混合质量比为40:5.8:3.6:1.5。
（2）将酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合到一起，得到基体树脂；所述酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合质量比为15:2。
（3）将氧化铝、蒙脱土、凹凸棒土、沸石进行混合后，再采用偶联剂进行处理，经过干燥后，得到偶联剂处理料；所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉、玄武岩纤维混合质量比为18：10:10：2；所述氧化铝粉、偶联剂溶液混合质量比为1:10。所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉均为300目。所述偶联剂溶液质量分数为9.2%；所述偶联剂溶液为乙烯基三乙氧基硅烷溶液。所述偶联剂处理为偶联剂浸渍处理，料液比为1:10，浸渍温度为65℃，浸渍时间为1.5小时。
（4）将复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合到一起，然后以2000r/min转速搅拌50min，得到预混料；所述复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合质量比为16:7:35。
（5）将上述得到的预混料添加到模具中，然后经过热压成型，再进行冷却至室温，即得。所述热压成型的工艺参数为：热压温度为188℃、热压压力为60MPa，热压时间为9min。
实施例3
一种汽车刹车片用陶瓷摩擦材料制备工艺，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰均匀分散到二氯甲烷中，然后加热至86℃，保温18min，再添加哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺，调节温度至48℃，保温搅拌反应2.5小时，然后进行抽滤，洗涤，烘干至恒重，得到复合改性粉煤灰；所述粉煤灰、二氯甲烷混合质量比为1:5.2；所述粉煤灰、哌啶-４-基氨基甲酸叔丁酯、石墨粉、三乙胺混合质量比为38:5.4:3.5:1.2。
（2）将酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合到一起，得到基体树脂；所述酚醛树脂与氯丁橡胶粉混合质量比为15:1.3。
（3）将氧化铝、蒙脱土、凹凸棒土、沸石进行混合后，再采用偶联剂进行处理，经过干燥后，得到偶联剂处理料；所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉、玄武岩纤维混合质量比为16.5：9.3:9.3：1.6；所述氧化铝粉、偶联剂溶液混合质量比为1:10。所述氧化铝粉、蒙脱土粉、凹凸棒土粉均为300目。所述偶联剂溶液质量分数为9.2%；所述偶联剂溶液为乙烯基三乙氧基硅烷溶液。所述偶联剂处理为偶联剂浸渍处理，料液比为1:10，浸渍温度为65℃，浸渍时间为1.5小时。
（4）将复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合到一起，然后以2000r/min转速搅拌44min，得到预混料；所述复合改性粉煤灰、基体树脂、偶联剂处理料混合质量比为14.5:6:32。
（5）将上述得到的预混料添加到模具中，然后经过热压成型，再进行冷却至室温，即得。所述热压成型的工艺参数为：热压温度为186℃、热压压力为58MPa，热压时间为8.6min。
试验
试样在 20，200，300 和 400 ℃进行高温摩擦磨损实验。采用HT1000型高温试验机，对磨球为直径6 mm的Si3N4陶瓷球，旋转半径4 mm，在300 r/min的旋转速度下，磨损30 min。每组实验10次，取平均值：
表1
表2
对比例1：与实施例3区别为不添加复合改性粉煤灰；
由表1、表2可以看出，本发明方法制备的汽车刹车片用陶瓷材料具有更低的摩擦系数，随着温度的升高，摩擦系数先增加，后降低，达到一定温度时，变化较小，本发明通过引入一定质量的经过处理得到的复合改性粉煤灰，能够一定程度上降低材料的摩擦系数，进一步的提高其耐磨性能，本发明制备的汽车刹车片用陶瓷材料随着温度的升高，磨损率缓慢增加，不采用经过复合改性粉煤灰时，磨损率随着温度的升高大幅度增加。
试样显微硬度测试选用HMV-2T型显微硬度仪，测试载荷为490.3 mN，加载时间15s，每组实验10次，取平均值：
表3
表3可以看出，本发明方法制备的汽车刹车片材料具有较高的硬度，通过硬度的增加，能够极大的改善其耐磨损性能，从而延长汽车刹车片的使用寿命。
图1为复合改性粉煤灰微观形貌图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。