[发明专利]一种轻质高强耐温碳毡‑水泥复合刹车片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于制动刹车片技术领域，具体涉及一种轻质高强耐温碳毡-水泥复合刹车片及其制备方法。

背景技术

刹车片作为整个制动系统中重要的环节之一,它的性能会直接影响到整个制动系统的可靠性。在制动过程中,刹车片与刹车盘或刹车鼓相互摩擦形成了摩擦对偶,产生制动力矩,并将动能转化成热能,在高速制动时刹车片和刹车盘的温度会上升到300℃左右。可见,制动刹车片和刹车盘或刹车鼓是车辆中承受压力最大的元件之一,它们长期受到高温、机械和化学的极度重负。因此,对于刹车片的基本质量要求是耐磨损,摩擦系数大,优良的导热性能,稳定的化学性质。

目前,制动刹车片以树脂基摩擦片为主，经济实用，一般是将黏结剂、增强剂、散热剂、摩擦性能调节剂等混合后通过压缩成型模具制作，制备工艺简单。其中黏结剂用得最多的是酚醛树脂，对温度很敏感，200℃左右开始软化分解，在紧急制动时，摩擦产生的高温易使其产生热分解。摩擦性能调节剂常采用非金属矿物，如硫酸钡、硅灰石、氧化铝、长石、矾土、石墨、二硫化钼、滑石等，既提高摩擦片的耐热温度，又保持较稳定的摩擦因数和低磨损率。为了散热和增强，一般加入各种纤维。按所加纤维不同，刹车片可分为石棉片、半金属片、有机物片三种。其中,（1）石棉型：石棉纤维具有高强度、耐高温性,同时具有纤维的抗张能力和高级金属材质的硬度和耐磨性，因此满足刹车片以及离合器盘的要求,但是石棉纤维可能会导致肺癌,不符合现代环保要求,石棉导热能力差,反复制动后热量在刹车片中积累,会导致刹车片性能衰退。（2）半金属型：主要采用钢纤维、铜纤维作为加固纤维,主要优点在于能适应在较高温度下正常工作，但是噪声太大；另外金属纤维与金属制动盘在摩擦发热时易产生焊附黏着，含量大会使制动盘的磨损加剧。（3）有机物型：主要是用玻璃纤维、芳香族聚酯纤维和其他纤维作为加固材料,其性能主要取决于纤维的类型及其它混合物,优点是无落灰污染、噪音小,缺点是耐磨性和抗热能力不强。总之，树脂基摩擦片材料在制动过程中由于摩擦高温易产生“热衰退”，使摩擦因数下降，降低摩擦力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题及不足，本发明的目的在于提供了一种轻质高强耐温碳毡-水泥复合刹车片及其制备方法，该碳毡-水泥复合刹车片是以水泥为黏结剂，以硅灰、石墨、碳化硅等为摩擦性能调节剂，以三维针刺碳毡作为增强体制备的摩擦材料。三维针刺碳毡能使碳纤维均匀的分布到复合材料中，发挥碳纤维增强复合材料力学性能的优点；水泥作为黏结剂，其水化产物主要有Ca(OH)₂、C-S-H、CaCO₃和AFt等，能耐400℃以内的高温；添加硅灰、石墨、碳化硅等摩擦性能调节剂，可使摩擦系数保持稳定，磨损率降低。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轻质高强耐温碳毡-水泥复合刹车片，由三维针刺碳毡以及置于三维针刺碳毡内的混合材料组成；所述混合材料包含水泥、硅灰、石墨、碳化硅、聚羧酸高效减水剂以及消泡剂；所述混合材料中各组分的质量百分比分别是：水泥70%～75%、硅灰6%～15%、石墨 6%～12%、碳化硅0～9%，聚羧酸高效减水剂的掺量为水泥、硅灰、石墨和碳化硅质量之和的1%，消泡剂的掺量为水泥、硅灰、石墨和碳化硅质量之和的0.1%。

一种轻质高强耐温碳毡-水泥复合刹车片的制备方法，包含以下步骤：

(1)、将密度为0.12～0.15 g/cm³的三维针刺碳毡裁剪切成所需形状和尺寸；

(2)、将混合材料水泥、硅灰、石墨、碳化硅、聚羧酸高效减水剂以及消泡剂按质量百分比计量后,放入搅拌容器内，倒入水，水灰比为0.5，高速搅拌,充分混合,配成混和浆料；

(3)、将均匀混合浆料倒入毡体表面，反复进行挤压浸渍，直至毡体达到浸渍饱和制得刹车片预制体；

(4)、将刹车片预制体室温置放24 h后，再放入养护箱中养护28 d；

(5)、将养护完的产品进行表面打磨处理得到轻质高强耐温碳毡-水泥复合刹车片。

优选的，所述步骤(2)中将混合材料在搅拌器中高速搅拌时间为5～10 min。

优选的，所述步骤(3)中刹车片预制体的碳毡浸渍饱和状态是：毡体内的间隙完全被混和浆料填充，轻轻挤压毡体任何位置都有混和浆料从毡体中流出。

优选的，所述步骤(4)中养护条件为：将刹车片预制体放入温度为25℃或60℃，空气湿度为90%的养护箱中进行养护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：