[发明专利]一种渗入汉麻纤维的轿车刹车片及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种轿车刹车片及其制备工艺，特别是涉及一种渗入改性汉麻纤维的无石棉有机基的轿车刹车片及其制备工艺。

背景技术

目前开发出的新型汽车刹车片摩擦材料主要有半金属摩擦材料、复合纤维材料以及粉末冶金材料等。由于石棉刹车片在制动过程中产生的磨削微粒和石棉粉尘有很强的致癌作用，因此，20世纪70年代开始许多国家开始禁止生产和使用石棉纤维制品。我国于2003年10月1日起全面禁用石棉刹车片。开发无石棉摩擦材料是当务之急。石棉纤维的替代材料包括钢纤维、玻璃纤维、芳纶、矿物纤维、陶瓷纤维、碳纤维、植物纤维等。

钢纤维增强摩擦材料虽然具有摩擦系数平稳、300～500℃时摩擦系数衰退较小、高温磨损小、可压缩性低等优点，但其含量过高时会引发锈蚀，导致摩擦性能变差，同时会损伤对偶件，引起制动尖叫和振颤。玻璃纤维增强摩擦材料对载荷、滑动速度及制动温度等因素反应较敏感，在重载、高速及高温下，摩擦系数变化明显、不稳定。玻璃纤维硬度过高(HB50以上)，磨损比石棉摩擦材料大一倍以上，易损伤对偶件。当温度在800℃以上时玻璃纤维易形成玻璃珠，导致摩擦性能不稳定。陶瓷纤维成本太高，混合时易损坏，纤维长短不匀。复合纤维材料成本高。

近几年随着自然资源的日益紧张、人们消费观念的转变和科技的不断进步，人们越来越重视对自然资源的综合利用，更加关注天然植物纤维的开发。采用天然纤维作为汽车刹车片的增强纤维是诸多发明创造中最显著的技术。

汉麻，又称大麻，是人类最早利用的纺织纤维之一。我国是世界上最早种植汉麻的国家，汉麻的产量约占世界总产量的三分之一，居世界首位。汉麻是一种生态环保、可再生的多用途植物。汉麻纤维，素有“天然纤维之王”的美誉，具有吸湿快、耐日晒牢度高、耐热性好、防霉、抑菌、防紫外线、吸波、吸音、绝缘性好等性能。因此，利用汉麻纤维作为增强材料来开发摩擦材料是新的研究方向。

然而所有天然纤维，包括汉麻纤维在内都或多或少存在诸多缺陷，比如纤维硬脆、摩擦性能差、耐热性不好、相容性差等，直接影响到替代石棉的进度。因此，天然纤维要作为良好的石棉替代品，必须经过改性预处理克服其缺陷，使其在摩擦性、热稳定性、柔韧性等方面都具有超越石棉的特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种渗入了改性汉麻纤维的无石棉有机基的轿车刹车片，该刹车片具有摩擦系数稳定、抗热衰退性强、磨损率小、振动噪音小、成本低、环境友好等特点。

本发明提供的轿车刹车片的配料组分包括改性酚醛树脂，汉麻纤维，碳纤维，玄武岩纤维，云母，石墨，二硫化钼，氧化铝，氧化铁，硫酸钡和碳酸钙。

所述汉麻纤维经过微波-超声波-激光联合处理，其中，

微波处理：在自动流水线的传送带上方间隔放置多个微波管，传送带以36m/h的速率传送汉麻纤维，使汉麻纤维受到热处理；

超声波处理：将经过微波处理的汉麻纤维置于超声波浴槽中，先在频率为28kHz时处理3h，再将频率转换为38kHz处理2h；

激光处理：将经超声波处理的汉麻纤维烘干，置于固定导轨上，采用准分子激光器进行照射，增大纤维表面的粗糙度，每间隔一定时间翻动汉麻纤维，使汉麻纤维表面受到均匀的激光作用。

在微波处理前，优选将汉麻纤维置于6％的NaOH溶液中，恒温浸泡3h，温度为70℃，并进行搅拌，搅拌器每间隔2s变换一次旋转方向。

所述刹车片的配料组分的最佳质量百分比为：

改性酚醛树脂：10％，

汉麻纤维：8％，

碳纤维：10％，

玄武岩纤维：10％，

云母：10％，

石墨：12％，

二硫化钼：7％，

氧化铝：4％，

氧化铁：5％，

硫酸钡：10％，以及

碳酸钙：14％。

所述酚醛树脂经过腰果壳油和丁腈橡胶改性，细度为200目，游离酚含量低于2.5％，150℃下的固化时间为30-50s。

本发明还提供轿车刹车片的制备工艺，包括以下步骤：

配料：根据权利要求1-5所述的配料组分按比例进行称量；

混料：将称量好的各组分投入混料机，不超过混料机容积的二分之一，混料时间为30min；