[发明专利]一种填料炭改性方法

说明书

技术领域

本发明属于摩擦材料领域，具体涉及一种填料炭改性方法及其在摩擦材料中的应用。

背景技术

随着社会和科学技术的发展，汽车作为现在社会一种不可缺少的交通工具在人们的工作生活中扮演的作用也越来越重要。如今，高载、高速、环保已成为汽车行业的发展方向。但是汽车高速高载所带来的技术难题并没有得到解决，难题之一就是汽车制动问题。

汽车制动的根本其实就是把行驶中汽车的动能转换为热能的过程。而刹车片在高速高载情况所面临的主要问题就是材料在高温时的失效。为了解决这个难题，有人曾试图对在刹车片中起粘结剂作用的酚醛树脂进行改性提高酚醛树脂的耐热性能，以解决材料的高温失效问题，比如JP 11286676(A)公开了一种芳香类化合物改性酚醛树脂在刹车片中应用的方法。JP10007815(A)公开了一种橡胶改性酚醛树脂和普通酚醛树脂的混合体系在刹车片中应用的方法。JP2001247640(A)公开了一种用双马来酰亚胺改性酚醛树脂应用在刹车片中的方法。这三种方法制得的摩擦材料虽然性能上有一定的提高，但材料高温失效的问题并没有得到根本的解决。

如何避免刹车片材料的高温失效，采取有效的办法将制动产生的热量及时迅速地传导出去成为关键。在实际制动时，一方面希望制动系统能提供尽可能大的摩擦力，使汽车在最短的距离、最短的时间内完成制动，然而另一方面，如果制动时摩擦力过大，则非常容易导致抱死现象，且摩擦力越大，热能产生的速率也越快，制动时热量在摩擦表面的积聚也越严重，材料也越容易失效。

现在很多中高档轿车都使用了ABS防抱死系统，ABS防抱死系统以很高的频率实现“点刹”，这一点很好的防止了由于摩擦系数过高导致的抱死现象。另一方面，在点刹的间隙，能把摩擦热快速地散去，更好的保护刹车片材料，防止高温失效。而为了配合ABS点刹保护材料的作用，就需要一款高导热系数的刹车片。以便在点刹间隙，把刹车片表面的热量散失出去。

碳具有耐热性能优良、导热系数高以及化学惰性等优点，而被作为一种重要的结构材料和功能材料，广泛应用于冶金、化工、机械、电子、航空等领域。将碳材料应用于摩擦材料中能明显提高材料的导热系数，使制动热更好的传导出去，避免摩擦表面局部热积聚导致材料失效并能起到一定的增强作用。JP2008223781(A)公开了一种在摩擦材料中加入纳米碳纤维的方法。专利EP1357310-A采用碳纤维增强C/SiC材料，制得高导热系数的制动材料，使得该材料在高温下具有良好的摩擦性能；CN98105056.5公布了一种添加碳纤维半金属无石棉制动片，该发明的产品导热系数高、制动平稳、耐磨、使用寿命高。专利EP1028098-A通过碳纤维增强碳/碳复合材料制得适用于高速高载下的摩擦材料。KR100878945(B1)公布了一种在刹车片成品表面喷涂纳米碳管的方法，该方法制的的刹车片导热性能好、制动表面温度分布均匀，、附着力高、材料稳定性好。上述在摩擦材料中加入碳材料的方法，虽然能提高摩擦材料的导热系数，显著提高材料的摩擦磨损性能，但上述碳材料生产成本偏高，限于成本，实际使用时比较困难。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种填料的炭化改性方法，并应用于摩擦材料。添加这种炭化改性填料的摩擦材料具有较高的导热系数，良好的抗热衰退性、抗震稳定性和机械强度，良好地解决了传统刹车片材料高温失效的问题。

本发明的另一目的是提供一种上述方法在摩擦材料中的应用。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种填料炭改性方法，将填料置于反应炉的反应区中，先在保护气气氛下开始第一次加热升温至400～500℃，升温结束后通入氢气，通氢气结束后开始第二次加热升温至600～1200℃，升温的同时通入氢气与碳源气体的混合气体，第二次升温至终点后保温反应0.1～5小时，反应后通入氮气并停止加热，冷却，得到炭改性填料；上述过程中气体从下部进入反应炉的反应区中，使反应炉内的物料呈流化状态；其中所述的填料选自矿物材料、金属氧化物、硫化锑、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、硅酸盐或金属单质中的一种或几种。