[发明专利]一种碳纤维刹车片的制备方法

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碳纤维汽车刹车片及其制备方法。

背景技术

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，而刹车片是制动系统中的关键部件。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。其中，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, 除了危害健康方面的因素外，石棉型刹车片还存在着另一个重要问题，由于石棉是绝热的，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堆积起来，刹车片变热后，它的制动性能就要发生改变，要产生同样的摩擦和制动力会需要更多的踩刹车次数，这种现象被称为“制动萎缩”，如果刹车片达到一定的热度，将导致制动失灵。半金属基混合物型刹车片内部金属含量较高而强度大，高金属含量同时也改变了刹车片的摩擦特性，通常是指半金属刹车片需要更高的制动压力来完成同样的制动效果，特别是在低温环境中高金属含量同样也就意味着刹车片会引起较大的制动盘或制动鼓的表面磨损，同时会产生更大的噪音。无石棉有机物型（NAO型）刹车片主要使用玻璃纤维、芳香族聚酷纤维酷或其它纤维来作为加固材料，其性能主要取决于纤维的类型及其它添加混合物，就性能而言，NAO型刹车片更接近石棉刹车片，而不是半金属刹车片，它不像半金属刹车片那样具有良好的导热性和良好的高温可控性。对于我国制动刹车片行业来说，NAO型配方将是我们发展的主要方向。

碳纤维是一种含碳量在90%以上的具有乱层石墨结构的碳素材料，其不仅具有碳素材料的耐磨自润滑性，又具有金属材料的导热导电性和陶瓷材料的耐热耐腐蚀性，碳纤维还因为其环保、耐磨的特点可应用在汽车刹车片上。

公开号是CN101671465A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，属于无石棉有机物型（NAO型）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型）刹车片导热性和高温可控性的问题。

发明内容

针对目前无石棉有机物型（NAO型）汽车刹车片存在着导热性和高温可控性的问题，本发明提出了一种碳纤维刹车片的制备方法，制备出的碳纤维刹车片具有金属材料的导热导电性和耐热耐腐蚀性；而且随着温度升高摩擦系数维持不变甚至会略有升高，从而具有非常优秀的制动稳定性。

本发明的技术方案是：一种碳纤维刹车片，

（1）粉末填料由以下各原料组份混合而成，各原料组份的重量百分比为：

铜粉              20~40%

氧化铝             4~20%

高岭土            20~40%

滑石粉            10~20%

石墨粉            0~15%

硫酸钡            0~15%

铁粉              0~10% ；

（2）碳纤维刹车片由下述各原料组份制备而成，各原料组份的重量百分比为：

碳纤维            35~55%

酚醛树脂          15~35%

粉末填料          20~40%。

碳纤维是指碳质量分数在90%~95%之间的无机高分子纤维，是一种新型非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、强度高、纤维密度低等特点。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷、混凝土等基体复合，构成复合材料。与传统材料相比，碳纤维是一种力学性能优异的新材料，其高强度（是一般金属的3~5 倍）、高模量、低密度（是一般金属的1/4~1/5） 的特性，使其成为减重、增强的最佳材料； 较高的热稳定性（惰性稳定至2000 ℃， 空气中400 ℃缓慢氧化）和化学惰性，使其具有耐烧蚀和耐腐蚀的优势；由于碳纤维具备纺织纤维的柔软可加工性，与金属、陶瓷、玻璃纤维等有良好亲合性，可适应不同构件形状，成型方便；此外，碳纤维还具备抗疲劳强度高、热膨胀系数小、电阻率小等特性。

作为优选，所述的碳纤维选自PAN基碳纤维。PAN(聚丙烯腈)基碳纤维不仅具有较高的比强度，比模量等优异力学性能，并且能在2000℃保证机械强度不衰减，其所制得的碳纤维刹车片不仅密度低，制动性好，耐环境能力强，而且制动噪音低，耐磨性好。而且随着温度升高摩擦系数维持不变甚至会略有升高，从而具有非常优秀的制动稳定性。

一种碳纤维刹车片的制备方法为以下步骤：