[发明专利]一种利用冶炼矿渣和粉煤灰无机纤维增强的刹车片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车制动系统技术领域，具体地说是涉及一种利用冶炼矿渣和粉煤灰无机纤维增强的刹车片及其制备方法。

背景技术

制动系统是汽车上最重要的安全系统之一，随着汽车工业的发展和人们安全意识的增强，车辆的制动问题逐渐受到人们的重视，而刹车片是整过制动系统中重要的部件。目前用于制动的刹车片主要有三类：石棉基刹车片、半金属基刹车片和无石棉有机物型刹车片。

石棉基刹车片由于石棉纤维具有耐高温的特点，因此可满足刹车片以及离合器盘的要求，同时具有纤维的抗张能力和一定的硬度和耐磨性。然而石棉基刹车片在刹车过程中产生易致癌的石棉粉尘，严重影响人们健康，同时由于石棉是绝热材料，其导热能力特别差，通常反复使用制动器会使热量在刹车片中聚集，其制动性能就会发生改变，产生“制动萎缩”现象，导致制动失灵，因此石棉刹车片目前已基本被淘汰。

另一种半金属型刹车片，主要采用钢丝绒作为加固纤维和粘合剂组成的混合物制成。其主要优点是能适应在较高温度下的工作，且坚固耐用。但半金属基混合物型刹车片内部金属含量较高而强度大，需要较高的制动压力来完成制动效果。特别是在低温环境中高金属含量意味着刹车片会引起较大的制动盘或制动鼓的表面磨损，同时会产生噪音，而且半金属刹车片在潮气作用下锈蚀严重，在使用过程中灰尘容易吸附于轮毂之上，难以清洗，受其长期影响，易造成轮毂腐蚀。

无石棉有机物型(NAO型)刹车片主要使用玻璃纤维、芳香族聚酯纤维、碳纤维或陶瓷纤维等纤维作为加固材料，其性能主要取决于纤维的类型及其它添加的混合物的性质，是目前刹车片的发展方向。NAO型刹车片由于配用的纤维不同而具有许多优异的特性。如公开号CN l0l671465A的中国专利公开了一种环氧树脂/聚四氟乙烯复合材料的制备方法，该发明用于制作汽车刹车片，可减小磨损量，增加使用寿命，制备方法简单、成本低、工艺性好，但是该发明没有解决无石棉有机物型(NAO犁)刹车片导热性和高温可控性的问题。而专利申请号为200510012626.5的发明专利申请公开了一种采用陶瓷纤维增强型刹车片。该增强型刹车片具有增强性能好、摩擦系数高大，使用寿命长，无锈蚀、噪音低等优点。但由于陶瓷纤维质地较脆，陶瓷刹车片性能不够稳定，很多刹车片在高温时，其摩擦系数易衰退、容易出现抱死或拖磨现象。甚至出现摩擦材料膨胀，摩擦表面裂纹等严重质量问题且价格也高。

冶炼矿渣和粉煤灰纤维是将冶炼矿渣和粉煤灰等工业固体废弃物经Si、Al、Ca等元素组分调配，通过高温熔炼后经离心喷丝而成的一种无机纤维。它主要成分是由Si、Al、Ca、Fe等元素的氧化物构成，该类纤维具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀、抗疲劳、强度高、密度低、抗水、价格低廉等特点，是一种新型非金属无机材料。它与金属、陶瓷、玻璃纤维等具有良好亲合性，可适应不同构件形状，成型方便。此外，矿渣和粉煤灰纤维还具备抗疲劳强度高、热膨胀系数小、电阻率小等特性。本发明将其与玻璃纤维配合，经粘合剂与粉末填料成型，制备成矿渣和粉煤灰无机纤维与玻璃纤维增强的刹车片，可弥补以上刹车片的种种不足。

发明内容

本针对以上技术问题，本发明提供了一种利用冶炼矿渣和粉煤灰无机纤维增强的刹车片及其制备方法，通过纤维结构和组分上的改进，解决现有技术中噪音较高，高温摩擦性能不稳定，容易出现抱死或拖磨，成本较高等技术问题。

本发明提供一种利用冶炼矿渣和粉煤灰无机纤维增强的刹车片，包括矿渣和粉煤灰无机纤维，所述矿渣和粉煤灰无机纤维是由冶炼矿渣和粉煤灰经复配使得其中的Si:Al:Ca元素的质量含量为19～26：15～22：8～12，再经熔化炉高温吹氧熔炼转化、离心高速成纤制成长度为1～8mm的无机纤维。

进一步地，其各成分的重量百分比为：冶炼矿渣和粉煤灰无机纤维：25％-35％；玻璃纤维：10％－20％；改性酚醛树脂：13％-20％；环氧树脂：5％－15％；粉末填料：20％-40％。

更进一步地，所述粉末填料由以下各原料组份混合而成，其各原料组份的重量百分比为：铜粉：15％-35％；氧化铝：5％-20％；高岭土：15％-30％；滑石粉：5％-15％；石墨粉：5％-10％；硫酸钡：5％-15％；铁粉5％-10％.

本发明还提供一种利用冶炼矿渣和粉煤灰无机纤维增强的刹车片的制备方法，制备方法为以下步骤：

(1)将改性酚醛树脂、环氧树脂混合后与无水乙醇按照质量比6：l.5进行溶解，制成树脂乙醇溶液。

(2)将粉末填制的各组分在高速搅拌机下充分混合，并进行干燥处理制成混合填料。