[发明专利]一种汽车刹车片用环保型高性能摩擦材料及其制备方法

说明书

一种汽车刹车片用环保型高性能摩擦材料及其制备方法，包括如下重量份数的原料：增强纤维22‑27份；有机黏合剂13‑24份；煅烧高岭土15‑23份；氧化镁1‑5份；氧化铝2‑4份；重晶石12‑20份；铁黑1‑3份；鳞片状石墨2‑6份；炭黑2‑6份；轻质碳酸钙10‑15份；助剂0.2‑1份。其制备方法包括以下步骤：混料、烘干、热压以及热处理。本发明的优点是：不添加石棉、金属硫化物和有害重金属元素，绿色环保；摩擦系数稳定且适中，耐热性高，磨损率低，制动噪音低等；制备工艺简单，易于操作，适合工业化生产，社会和经济效益明显。

技术领域

本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种汽车刹车片用环保型高性能摩擦材料及其制备方法。

背景技术

《中国制造2025》是中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。其中新材料技术路线图是所提十大重点领域的战略布局之一，其中新材料分为三大类：先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料。就发展重点而言，先进基础材料中的先进建筑材料下的三级子项包括环境友好型非金属矿物功能材料，指定“摩擦系数0.4±0.06的摩擦材料”属于该子项的内容范畴。汽车刹车片是一种由多组分构成的摩擦材料制品，在汽车制动系统中起摩擦制动作用，为车辆的安全可靠和高速平稳行驶保驾护航。

刹车片属典型的易耗品，在使用过程中由于对偶间摩擦而不断磨耗。随汽车保有量的迅猛增长，匹配于不同车型的摩擦材料需求量很大。还有，近年来的路况条件得到了空前优化改善，车辆行驶速度明显提高，人们在享受快速便捷生活的同时，也日益关注着车辆带来的环境污染问题，如摩擦粉尘、排放有害气体、产生噪音等。生活质量的提升和对环保的关切促使人们对高性能汽车刹车片用摩擦材料的需求愈加迫切。基于此，摩擦材料应满足以下主要技术性能要求：(1)适宜而稳定的摩擦系数，动静摩擦系数之差较小；(2)物理机械性能良好；(3)耐热性和耐磨损性良好；(4)摩擦制动噪音低、对对偶件损伤小、环保无污染等。

树脂基摩擦材料主要由树脂和橡胶黏合剂、纤维增强体、摩擦性能调节剂和空间填充料组成，是汽车最常用的一种摩擦材料。由于众所周知的原因，国际上已普遍强制性在汽车行业禁用石棉摩擦材料。半金属摩擦材料由于金属含量高而易锈蚀，且制动过程中存在“三热”(即热衰退、热膨胀和热裂纹)、易损伤对偶件和噪音大等缺陷问题，不能满足人们对刹车片的低成本和高性能需求。

绿色发展理念要求摩擦材料从设计和选材到生产和整个使用寿命周期都要对环境无害。由于具有增强作用、导热性高、延展性良好、高温下摩擦系数高和降低刹车灰尘等性能优势，铜丝和铜粉在当前汽车刹车片用摩擦材料设计中广受青睐，但铜是不可降解的重金属，磨损后产生的铜粉尘将严重破坏生态环境，对植物、动物和海洋生物构成威胁，最终对人体造成危害。美国和欧盟均立法限制摩擦材料中的铜含量，即2021年后铜含量小于5％，2025年后铜含量小于0.5％。检索近十年的摩擦材料公开发明专利，发现：为减少高温热衰退、磨耗和制动噪音，或为提高摩擦稳定性和使用寿命，很多专利在配方组分中添加了硫化钼、硫化锑、硫化铁、硫化锌、硫化铅、硫化铜等金属硫化物。问题在于元素锑、锌、铅也是不可降解的重金属，不仅污染环境，直接或间接进入人体后还将损坏人体脏器。此外，这些金属硫化物在制动摩擦致高温时将发生氧化作用，释放出的二氧化硫可能形成酸雨，从而危害生态环境。元素铬、镉和汞等有害重金属也在国际强制限用之列，不允许加入。

鉴于国家绿色和创新发展理念的引领、汽车行业对环保的高度重视和广大民众对良好生态环境的关切，结合当前摩擦材料的实用现状和需求，筛选环保性组分和研发环保型高性能摩擦材料将是汽车刹车片行业发展的重要途径和必然趋势。