[发明专利]棕榈纤维增强环保型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用刹车片，具体涉及一种棕榈纤维增强环保型刹车片及其制备方法。

背景技术

在过去20多年中，以汽车为代表的行走机械用刹车片的组成和制造工艺已发生了明显变化，新型刹车片有更好的制动性能、更长的寿命且更有利于环保与人类健康。传统非金属刹车片主要是石棉刹车片，因其造成环境污染和高温稳定性不好，已逐渐被无机纤维、有机纤维和天然纤维所取代。目前，在国外，特别是欧洲、日本、美国等发达地区，非石棉刹车片得到广泛应用。

增强纤维是刹车片主要的摩擦组元，起增强的作用。传统材料用的是石棉等矿物纤维，半金属汽车刹车片中使用的是钢纤维，同时加入少量铜纤维及其少量矿物纤维。近年来，增强纤维的种类也越来越多，其中最引人注目的是天然纤维的应用。自然界中性质优良的天然生物纤维除很少部分用于纺织造纸外，绝大部分都在自然界自然降解，造成巨大的资源浪费。利用这些天然生物纤维制备成结构仿生纤维用来增强刹车片既满足力学性能，又能顺应环境友好及可持续发展要求。天然纤维源于植物纤维，无环境污染，是绿色环保材料。同有机纤维相比，天然纤维具有无可比拟的优势：来源广泛，无毒无害，有利于保护环境。可见，开发可完全生物降解的天然纤维刹车片不仅可以拓宽复合材料的应用范围，还有可能缓解困扰人类发展的环境问题。

天然纤维的加入，可以降低材料的密度、减小其磨损量。为了提高刹车片在各温度段的稳定性及其纤维和粘结剂的亲和性能，在实际应用中往往采用多种纤维混合使用。天然纤维与粘胶、芳纶等纤维相比，价格低了许多，有利于降低刹车片厂家的生产成本。

棕榈纤维是一种在我国使用历史悠久的天然纤维，在古代经常被用于编制绳索、蓑衣、床垫等日常用品；在现代，棕榈纤维又被开发应用于制备复合材料、弹性材料等新领域。棕榈在我国栽种范围广泛，棕榈纤维剥取简单且来源充足，化学组成以纤维素(25％～40％，质量分1数，下同)、木质素(30％～40％)、半纤维素(15％～20％)。在植物纤维中，棕榈纤维具有纤维长、质地坚韧、富有弹性、拉伸强度大、耐磨擦、耐酸碱、耐海水腐蚀以及耐低温等多种优良性能，且属于可再生资源。它用于刹车片具有以下作用：棕榈纤维是由数百根棕榈单纤维缔合成的维管束，呈三维结构，能稳定并减少材料的膨胀性，改善制动性能；化学稳定性好，可以避免刹车片表面的腐蚀，特别是钢纤维等受环境影响而产生的电化锈蚀。维管束表面不光滑，被类似“鳞片”完全覆盖，存在较多孔洞。单纤维彼此独立，虽然排列紧密但存在大量缝隙，且单纤维内部中空，制造出的刹车片容易产生较高的气孔率，能降低制动噪音。棕榈纤维比重轻，有利于降低刹车片的比重并可减少纤维的用量。棕榈纤维在250摄氏度左右直接炭化，产生的炭化物粉末分布在刹车片的表面，起到润滑稳摩的作用，并减轻了刹车片的热衰退。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有纤维增强刹车片的缺点而提供的一种制动性能好，化学稳定性好，可以避免刹车片表面的腐蚀，降低材料的密度、减小其磨损量，具有较短的制动距离和较长的使用寿命，使刹车片具有完美的综合性能的棕榈纤维增强环保型刹车片。

本发明的第二个目的是提供一种具有较高的气孔率，能降低制动噪音和振动，制动过程中不燃烧、对粉体材料有较强的吸附性，具有良好的热稳定性能以及其工作稳定性，能有效的降低刹车片高温衰退性的棕榈纤维增强环保型刹车片的制备方法。

本发明的实现方法如下：

为实现本发明的第一个目的，棕榈纤维增强环保型刹车片的主要组分如下：棕榈纤维，芳纶纤维，陶瓷纤维，三聚氰胺改性酚醛树脂，硅烷偶联剂，棕刚玉增摩材料，软性泡沫铁粉，鳞片铝粉，人造颗粒石墨，石英粉填料，片状蛙石，硫酸钙晶须。

为实现本发明的第二个目的，本发明提供的棕榈纤维增强环保型刹车片的制备工艺，具体工艺设备及生产方案如下：

工艺设备：刹车片配方研究专用热压机，型号JFY50，吉林大学机电设备研究所制造；自制混料机，型号CM100，南通奥普机械工程有限公司生产，每次可混料约1kg；恒温干燥箱，型号DHG-9070A，上海齐新科学有限公司生产。

工艺流程：配料→计量→混料→热压→热处理→表面高温处理→质检→包装→入库。

生产方案：

用正交实验研究热压法制备棕榈纤维增强环保型刹车片的最佳工艺参数，压制温度、压制时间和压制压力对刹车片性能影响最大。