專(zhuān)利名稱：：新型粉末基摩擦材料及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種摩擦材料及其使用方法，特別涉及一種用于高速重載工況的新型粉末摩擦材料及其使用方法。
背景技術(shù)：
：離合器是汽車(chē)、摩托車(chē)等機(jī)動(dòng)設(shè)備至關(guān)重要的安全性裝置，而摩擦材料是離合器和摩擦傳動(dòng)裝置中產(chǎn)生摩擦力用于吸收動(dòng)能傳遞扭矩的關(guān)鍵材料，它的性能好壞直接關(guān)系著系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。隨著各發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，摩擦材料的運(yùn)行條件越來(lái)越苛刻，對(duì)它的性能要求也越來(lái)越高，例如要有足夠而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差??；要有良好的導(dǎo)熱性、較大的熱容量和一定的高溫機(jī)械強(qiáng)度；要有良好的耐磨性和抗粘著性，不易擦傷對(duì)偶件，無(wú)噪聲；低成本，對(duì)環(huán)境無(wú)污染等。高性能摩擦材料尤其是適應(yīng)車(chē)輛高速化和重載化的高性能摩擦材料亟待開(kāi)發(fā)。從國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用情況分析，目前的摩擦材料存在一些亟待解決的問(wèn)題一是摩擦材料的摩擦磨損性能。材料的磨損性能是在一定使用條件下，材料本身與對(duì)偶材料的機(jī)械、物理和化學(xué)特性的綜合表現(xiàn)。復(fù)合摩擦材料的磨損受材料中各組分的配比大小、分布情況、表面幾何形狀、紋理結(jié)構(gòu)及形態(tài)、彼此間的結(jié)合強(qiáng)度(界面結(jié)合力)、工藝過(guò)程和使用工況等的影響。一般認(rèn)為在低溫和低負(fù)荷下，主要磨損機(jī)理既有認(rèn)為是磨料磨損的，也有認(rèn)為是粘著磨損或疲勞磨損的；而在高溫區(qū)，材料中的有機(jī)物受熱分解而主要表現(xiàn)為熱疲勞磨損和熱氧化磨損并導(dǎo)致摩擦系數(shù)下降。二是高溫綜合性能發(fā)生變化。在高速和高壓作用下，摩擦材料與對(duì)偶表面可達(dá)到很高的溫度，因此，對(duì)摩擦材料的高溫綜合性能要求很高。而對(duì)于聚合物基摩擦材料，由于基體有機(jī)材料的耐熱性能和導(dǎo)熱性能較低，因此目前主要是通過(guò)基體樹(shù)脂改性和在復(fù)合材料中添加高導(dǎo)熱材料來(lái)提高其高溫性能。因此，在世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系中主要對(duì)摩擦片的摩擦磨損特性進(jìn)行了要求，再對(duì)強(qiáng)度，沖擊韌性，硬度提出一定要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第1個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種能在高壓高速重載的工作環(huán)境下不產(chǎn)生熱衰退和熱磨損的新型粉末基摩擦材料。本發(fā)明所要解決的第2個(gè)技術(shù)問(wèn)題是上述摩擦材料的使用方法。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為新型粉末基摩擦材料，含有以下物質(zhì)及重量份改性酚醛樹(shù)脂1015粉末丁腈橡膠510芳綸纖維510復(fù)合增強(qiáng)纖維2025摩擦調(diào)整劑510石墨510重晶石粉812氧化鋅15云母或蛭石粉812長(zhǎng)石粉13鐵黃15黃銅粉58。所述的芳綸纖維的長(zhǎng)度為12mm。所述的復(fù)合增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度為2.09.0mm。所述的摩擦調(diào)整劑的型號(hào)為YM2013，由杭州宏遠(yuǎn)塑化公司提供。一種粉末基摩擦材料的使用方法，依次包括以下工序a)分散工序?qū)⒎季]纖維在1000-1500r/min高速攪拌2次，每次23分鐘使其分散均勻；b)配料工序?qū)⑸鲜龇稚⒑蟮姆季]纖維與復(fù)合增強(qiáng)纖維、改性的酚醛樹(shù)脂、粉末丁腈橡膠、填料稱重配料；c)混合工序?qū)⑸鲜雠淞弦?000-1500r/min高速攪拌2次以上，每次2030分鐘使其混合均勻；d)熱壓工序?qū)⒒旌虾玫姆勰┨钊霟釅耗＞咝颓唬派箱摫痴澈霞瑹釅撼赡Σ疗?，熱壓溫度?40160°C、壓力2528MPa、保溫20-30分鐘，其間放氣12次；e)熱固工序?qū)釅汉玫哪Σ疗?，升溫?72士5°C后，恒溫固化56小時(shí)，斷電保溫2小時(shí)后出爐空冷；f)固化后半成品進(jìn)行打磨平面、車(chē)外圓、磨外弧機(jī)加工；g)打標(biāo)入庫(kù)。由于摩擦材料磨損時(shí)顯露出的纖維支撐了接觸面之間的大部分載荷，因此纖維可提高復(fù)合材料的綜合性能。本發(fā)明的配方中，尋求混雜纖維的合理搭配，使用高強(qiáng)、耐高溫性能優(yōu)異的芳綸纖維、復(fù)合增強(qiáng)纖維相混雜，合理搭配達(dá)到最佳效果。芳綸纖維具有良好的吸附性，可很好的與樹(shù)脂及填料濕潤(rùn)結(jié)合，芳綸纖維的突出有點(diǎn)在于其熱穩(wěn)定性，它在180攝氏度下可長(zhǎng)期使用，200攝氏度50小時(shí)的強(qiáng)度下降僅10%。300攝氏度時(shí)下降50%，初始熱分解溫度高達(dá)800攝氏度，所以，含有這種芳綸纖維在摩擦材料制品中，呈現(xiàn)出摩擦系數(shù)穩(wěn)定，磨損率低，產(chǎn)品密度低，硬度低，制動(dòng)噪音低，不損傷制動(dòng)對(duì)偶等特點(diǎn)。復(fù)合增強(qiáng)纖維為南京納科豐公司生產(chǎn)，是以精選玄武巖、輝綠巖、石灰?guī)r、白云石、冶金焦炭為主要原料，加一定比例的復(fù)合物，主要生產(chǎn)工藝是通過(guò)超過(guò)1000°c的高溫熔爐進(jìn)行紡絲并進(jìn)行表面處理。經(jīng)高溫熔融制成的纖維，其主要優(yōu)點(diǎn)是耐磨性、耐熱、增強(qiáng)。但纖維在復(fù)合材料中占體積分?jǐn)?shù)過(guò)大將降低聚合物和纖維之間的粘合力及纖維的均勻分散性，從而影響其摩擦學(xué)特性。此外纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在磨損過(guò)程中還受多種因素影響。分析認(rèn)為當(dāng)纖維含量過(guò)低時(shí)，纖維因拉伸或剪切而斷裂，增強(qiáng)效果并不明顯而纖維含量過(guò)高，引起材料內(nèi)部出現(xiàn)不均勻和缺陷，從而導(dǎo)致磨損增加。為了獲得較好的耐磨性，通常其增強(qiáng)纖維含量存在一個(gè)適用范圍，故本發(fā)明含有5-10重量份的芳綸短纖維、10-20重量份的復(fù)合增強(qiáng)纖維。試驗(yàn)證明本發(fā)明粉末基摩擦材料在不同壓力、不同速度下，有足夠而穩(wěn)定的摩擦力矩，同時(shí)大幅度提高了樹(shù)脂摩擦材料的熱分解溫度，很好地解決了樹(shù)脂橡膠摩擦材料在高壓高速重載的工作環(huán)境下易產(chǎn)生熱衰退和熱磨損的難題。因此該新型粉末基摩擦材料具有高速重載工況下足夠穩(wěn)定的摩擦力矩，抗熱衰退性、不損傷對(duì)偶等優(yōu)異的摩擦磨損綜合性能。摩擦調(diào)整劑的主要成份為摩擦粉，具有穩(wěn)定摩擦系數(shù)、降低噪音、降低磨耗；重晶石在高溫下，它能形成穩(wěn)定的摩擦界層，能防止對(duì)偶材料表面擦傷，使對(duì)偶表面磨得更光潔；長(zhǎng)石粉屬硬質(zhì)填料，增摩效果顯著；云母粉或蛭石粉具有較好的耐高溫、抗摩擦的性能；重晶石粉在高溫下，它能形成穩(wěn)定的摩擦界層，能防止對(duì)偶材料表面擦傷，使對(duì)偶表面磨得更光潔；石墨屬減摩固體潤(rùn)滑劑，是一種特殊的材料，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1，既能降低摩擦系數(shù)又能減少對(duì)偶材料的磨損，從而提高摩擦材料的使用壽命氧化鋅高溫摩擦性能調(diào)節(jié)劑，在較高的摩擦工作溫度區(qū)域250°C以上直至400°C，即樹(shù)脂發(fā)生熱分解的溫度區(qū)域，具有良好的摩擦系數(shù)。一定配比的填料和一定含量的纖維，能得到足夠大的傳動(dòng)扭矩，而且在高溫狀況下磨損率低，特別適用于高速重載的摩擦片。傳統(tǒng)的樹(shù)脂橡膠摩擦材料的生產(chǎn)過(guò)程一般如下原料稱重一混合一膠煉成張一熱壓一固化一磨加工一檢驗(yàn)入庫(kù)。在本發(fā)明的制備工藝中，采用將打散后的芳綸纖維與復(fù)合增強(qiáng)纖維、粘接劑、填料等原料混勻成粉末基摩擦材料與鋼背件一次熱壓完成成型和粘接的新工藝，無(wú)需將樹(shù)脂橡膠基原料混煉成張，簡(jiǎn)化了工藝流程，大幅度提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明新型粉末基摩擦材料配方中由于是采用了芳綸纖維、復(fù)合增強(qiáng)纖維等多種纖維混合成粉末基摩擦材料，纖維與樹(shù)脂粘結(jié)劑、填料之間混雜的效果很大程度上決定了材料自身的性能與混合均勻的程度。由于芳綸纖維具有極強(qiáng)的負(fù)電性，均勻混合難度較大。為了防止芳綸纖維與復(fù)合增強(qiáng)纖維互相纏繞，分別結(jié)成小團(tuán)，無(wú)法均勻，因此首先采用高速旋轉(zhuǎn)(1000-1500rpm)的的攪拌機(jī)首先將芳綸纖維進(jìn)行2次分散，然后再與其他原料以IOOOr/min高速2030分鐘2次進(jìn)行攪拌使其混合均勻成粉末基摩擦材料。攪拌的主要作用使原料之間混合均勻，利于各纖維組分之間具有良好混雜效應(yīng)以及它們與樹(shù)脂充分接觸，提高樹(shù)脂的浸潤(rùn)程度。如果攪拌不充分，則混雜效果難以達(dá)到。本發(fā)明新型粉末基摩擦材料混合后的混料外觀呈絨狀，均勻，各種纖維相互交錯(cuò)，填料和樹(shù)脂粉末分布其中，樹(shù)脂材料有著良好的浸潤(rùn)性和柔韌性，保證了樹(shù)脂和纖維材料、填充料等各組分能夠良好地粘接，因此僅需一次熱壓，無(wú)需將摩擦材料膠煉成張，就能完成摩擦材料成型和粘接。而熱壓溫度主要取決于粉末基摩擦料中的樹(shù)脂系統(tǒng)，熱壓的時(shí)間與溫度及樹(shù)脂的狀態(tài)有一定的關(guān)系，本工藝采用的熱壓工藝溫度為140160°C，壓力2525Mpa，保壓時(shí)間為20分鐘。本發(fā)明新型粉末基摩擦材料有著以下優(yōu)點(diǎn)在不同壓力、不同速度下，有足夠而穩(wěn)定的摩擦力矩，同時(shí)大幅度提高了樹(shù)脂摩擦材料的熱分解溫度，很好地解決了一般樹(shù)脂橡膠摩擦材料在高壓高速重載的工作環(huán)境下易產(chǎn)生熱衰退和熱磨損的難題。該新型粉末基摩擦材料不僅具有高速重載工況下足夠穩(wěn)定的摩擦力矩，抗熱衰退性、磨損率小、不損傷對(duì)偶等優(yōu)異的高溫摩擦磨損綜合性能，而且無(wú)需膠煉成張，一次熱壓成型和粘接，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明新型粉末基摩擦材料與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀產(chǎn)品對(duì)比具有一定的優(yōu)勢(shì)，其中，應(yīng)用于摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中，與日本雅馬哈產(chǎn)品相比，本發(fā)明的產(chǎn)品拖曳時(shí)間為4045秒，比其大了1015s。本發(fā)明的原料成本較低，工藝簡(jiǎn)單，在性價(jià)比上有很大的優(yōu)勢(shì)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的芳綸纖維由杭州宏遠(yuǎn)塑化公司提供。復(fù)合增強(qiáng)纖維由南京納科豐公司生產(chǎn)。粉末丁腈橡膠由黃山華蘭化工有限公司生產(chǎn)。改性酚醛樹(shù)脂由青島佳恒公司生產(chǎn)。摩擦調(diào)整劑由杭州宏遠(yuǎn)塑化公司提供。實(shí)施例1將6重量份長(zhǎng)度為12mm芳綸纖維在lOOOr/min高速攪拌2次，每次23分鐘，攪拌使其分散均勻后，與20重量份復(fù)合增強(qiáng)纖維、6重量份粉末丁腈橡膠、11重量份改性酚醛樹(shù)脂、10重量份摩擦調(diào)整劑、6重量份石墨、8重量份重晶石粉、5重量份氧化鋅、12重量份云母或蛭石粉、3重量份長(zhǎng)石粉、5重量份鐵黃、8重量份黃銅粉以lOOOr/min的高速攪拌2次，每次2030分鐘，使其混合成粉末基摩擦材料，填入熱壓模具型腔，放上鋼背粘合件，經(jīng)過(guò)20分鐘的熱壓為成品。其中熱壓溫度為140160°C、壓力2528MPa、保溫20分鐘，其間放氣12次；然后將成品放置固化爐升溫至172士5°C后，恒溫固化56小時(shí)，斷電保溫2小時(shí)后出爐空冷，空冷后成品經(jīng)過(guò)打磨平面、車(chē)外圓、磨外弧機(jī)加工后即為成品。將本發(fā)明摩擦材料按實(shí)施例1所制產(chǎn)品經(jīng)QM1000-II型濕式摩擦材料性能試驗(yàn)機(jī)按濕式(非金屬類(lèi))摩擦材料、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13826-2008)進(jìn)行檢測(cè)，其在不同的壓力、速度下所測(cè)結(jié)果如表1表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2將8重量份芳綸纖維在lOOOr/min高速攪拌2次，每次23分鐘使其分散均勻后，與23重量份復(fù)合增強(qiáng)纖維、7重量份粉末丁腈橡膠、13重量份改性酚醛樹(shù)脂、8重量份摩擦調(diào)整劑、8重量份石墨、7重量份重晶石粉、4重量份氧化鋅、10重量份云母或蛭石粉、1重量份長(zhǎng)石粉、4重量份鐵黃、7重量份黃銅粉以lOOOr/min高速攪拌2次，每次2030分鐘，使其混合成粉末基摩擦材料，填入熱壓模具型腔，放上鋼背粘合件，經(jīng)過(guò)20分鐘的熱壓為成品。其中熱壓溫度為140160°C、壓力2528MPa、保溫20分鐘，其間放氣12次；然后將成品放置固化爐升溫至172士5°C后，恒溫固化56小時(shí)，斷電保溫2小時(shí)后出爐空冷，空冷后成品經(jīng)過(guò)打磨平面、車(chē)外圓、磨外弧機(jī)加工后即為成品。將本發(fā)明摩擦材料按實(shí)施例2所制產(chǎn)品與實(shí)施例1相同方法進(jìn)行檢測(cè)，其在不同的壓力、速度下所測(cè)結(jié)果如表2表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例3將10重量份芳綸纖維在lOOOr/min高速攪拌2次，每次23分鐘使其分散均勻后，與25重量份復(fù)合增強(qiáng)纖維、10重量份粉末丁腈橡膠、15重量份改性酚醛樹(shù)脂、5重量份摩擦調(diào)整劑、7重量份石墨、8重量份重晶石粉、2重量份氧化鋅、8重量份云母或蛭石粉、2重量份長(zhǎng)石粉、2重量份鐵黃、6重量份黃銅粉以lOOOr/min高速攪拌2次，每次2030分鐘使其混合成粉末基摩擦材料，填入熱壓模具型腔，放上鋼背粘合件，經(jīng)過(guò)20分鐘的熱壓為成品。其中熱壓溫度為140160°C、壓力2528MPa、保溫20分鐘，其間放氣12次；然后將成品放置固化爐升溫至172士5°C后，恒溫固化56小時(shí)，斷電保溫2小時(shí)后出爐空冷，空冷后成品經(jīng)過(guò)打磨平面、車(chē)外圓、磨外弧機(jī)加工后即為成品。將本發(fā)明摩擦材料按實(shí)施例3所制產(chǎn)品與實(shí)施例1相同方法進(jìn)行檢測(cè)，其在不同的壓力、速度下所測(cè)結(jié)果如表3表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以上結(jié)果顯示隨著速度和壓力的增加，表面溫升也不斷增加，但是本發(fā)明摩擦材料層吸收功率也逐漸增加，因此表面溫升小，摩擦系數(shù)熱衰退小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本發(fā)明新型粉末基摩擦材料有著以下優(yōu)點(diǎn)在不同壓力、不同速度下，有足夠而穩(wěn)定的摩擦力矩，同時(shí)大幅度提高了樹(shù)脂摩擦材料的熱分解溫度，不僅具有高速重載工況下足夠穩(wěn)定的摩擦力矩，熱衰退小、磨損率小、不損傷對(duì)偶等優(yōu)異的高溫摩擦磨損綜合性能，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明新型粉末基摩擦材料與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀產(chǎn)品對(duì)比也具有一定的優(yōu)勢(shì)，其中，應(yīng)用于摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中，經(jīng)矢速轉(zhuǎn)速耐久性實(shí)驗(yàn)臺(tái)架在半離合狀態(tài)下進(jìn)行拖曳耐久試驗(yàn)，本發(fā)明的產(chǎn)品拖曳時(shí)間為4045秒，比日本雅馬哈產(chǎn)品的拖曳時(shí)間大了1015s。權(quán)利要求新型粉末基摩擦材料，其特征在于含有以下物質(zhì)及重量份改性酚醛樹(shù)脂10～15粉末丁腈橡膠5～10芳綸纖維5～10復(fù)合增強(qiáng)纖維20～25摩擦調(diào)整劑5～10石墨5～10重晶石粉8～12氧化鋅1～5云母或蛭石粉8～12長(zhǎng)石粉1～3鐵黃1～5黃銅粉5～8。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型粉末基摩擦材料，其特征在于所述的芳綸纖維的長(zhǎng)度為12mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型粉末基摩擦材料，其特征在于所述的復(fù)合增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度為2.09.0mm。4.權(quán)利要求1所述的新型粉末基摩擦材料的使用方法，依次包括以下工序a)分散工序?qū)⒎季]纖維在1000-1500r/min高速攪拌2次，每次23分鐘使其分散均勻；b)配料工序?qū)⑸鲜龇稚⒑蟮姆季]纖維與復(fù)合增強(qiáng)纖維、改性的酚醛樹(shù)脂、粉末丁腈橡膠、填料稱重配料；c)混合工序?qū)⑸鲜雠淞弦?000-1500r/min高速攪拌2次以上，每次2030分鐘使其混合均勻；d)熱壓工序?qū)⒒旌虾玫姆勰┨钊霟釅耗＞咝颓?，放上鋼背粘合件，熱壓成摩擦片，熱壓溫度?40160°C、壓力2528MPa、保溫20-30分鐘，其間放氣12次；e)熱固工序?qū)釅汉玫哪Σ疗郎刂?72士5°C后，恒溫固化56小時(shí)，斷電保溫2小時(shí)后出爐空冷；f)固化后半成品進(jìn)行打磨平面、車(chē)外圓、磨外弧機(jī)加工；g)打標(biāo)入庫(kù)。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了新型粉末基摩擦材料及其使用方法，所述的材料10～15重量份的改性酚醛樹(shù)脂、5～10重量份的粉末丁腈橡膠、5～10重量份的芳綸纖維、20～25重量份的復(fù)合增強(qiáng)纖維、5～10重量份的摩擦調(diào)整劑、5～10重量份的石墨、8～12重量份的重晶石粉、1～5重量份的氧化鋅、8～12重量份的云母或蛭石粉、1～3重量份的長(zhǎng)石粉、1-5重量份的鐵黃、5～8的黃銅粉。本發(fā)明新型粉末基摩擦材料有著以下優(yōu)點(diǎn)在不同壓力、不同速度下，有足夠而穩(wěn)定的摩擦力矩，同時(shí)大幅度提高了樹(shù)脂摩擦材料的熱分解溫度。文檔編號(hào)C08L77/10GK101817968SQ20101012470公開(kāi)日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年3月12日優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日發(fā)明者華少杰,邵建林,邵新安申請(qǐng)人:黃山奔馬集團(tuán)有限公司