本發(fā)明涉及摩擦襯片領(lǐng)域，具體涉及一種用于盤式制動器的剎車片。

背景技術(shù)：

剎車片是動力機械和機動車輛必須裝配的制動材料，其性能直接影響車輛、設(shè)備使用的穩(wěn)定性和可靠性。剎車片的核心材料，即為摩擦材料。剎車片按摩擦材料的成分組成可分為：石棉剎車片、半金屬剎車片、NAO剎車片(無石棉有機剎車片)。

其中，石棉剎車片因強烈的熱衰退和強致癌而逐漸被市場放棄和取代；半金屬剎車片因摩擦系數(shù)高、導(dǎo)熱性好、加工成型容易等優(yōu)點而取代石棉剎車片，目前在我國剎車片市場上占主導(dǎo)地位，但是也存在高比重、易生銹、磨損對偶件、制動噪音大、導(dǎo)熱系數(shù)過大等缺點；無石棉有機剎車片，主要使用玻璃纖維、芳香族聚酰纖維或其它纖維(碳、陶瓷等)來作為加固材料，無論在低溫或高溫都保持良好的制動效果，磨損率低，噪聲小，可以有效延長剎車盤的使用壽命，代表目前摩擦材料的發(fā)展方向；但是，由于NAO剎車片可用的有機物種類繁多，產(chǎn)品性能參差不齊，其市場同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，因此，制備出能夠克服自身的性能缺陷，具有摩擦穩(wěn)定性、成本低、密度低、制動性好、耐磨性好、制動噪音低、耐環(huán)境能力強的高性能摩擦材料成為近年來剎車片摩擦材料的發(fā)展趨勢。

中國專利CN201510704138.4公開了一種含釩半金屬型剎車片，以紫銅纖維、六鈦酸鉀晶須、硫酸鋇、釩鐵粉、摩擦粉、不銹鋼短纖維、石墨、纖維素纖維、焦炭粉、改性樹脂腈纖維、鉻鐵礦粉、丁腈橡膠、陶瓷粘結(jié)劑、噴膠硅酸鋁纖維為原料。但是該專利制備得到的剎車片存在高比重、易生銹、磨損對偶件、制動噪音大、導(dǎo)熱系數(shù)過大的缺點。

因此，需要一種具有摩擦穩(wěn)定性、成本低、密度低、制動性好、耐磨性好、制動噪音低、耐環(huán)境能力強的高性能摩擦材料的剎車片，來滿足汽車制造行業(yè)日益提高的產(chǎn)品標準。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題，提供一種用于盤式制動器的剎車片。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于盤式制動器的剎車片，由背板、隔熱層以及摩擦材料組成，背板為不銹鋼材料；隔熱層由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：泡沫聚氨酯50％～65％，聚酰亞胺15％～25％，玻璃棉8％～15％，高硅氧棉5％～10％，鋁聚酯2％～4％；摩擦材料由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：熱固型酚醛樹脂35％～45％，熱固型環(huán)氧樹脂30％～40％，短切碳纖維8％～12％，芳綸纖維2％～6％，高嶺土1％～2％，石墨1％～2％，二硫化鉬1％～2％，聚丙烯酸鈉0.5％～1％，聚四氟乙烯1％～2％。

其中，泡沫聚氨酯、聚酰亞胺、玻璃棉、高硅氧棉、鋁聚酯均具有良好的隔熱效果，且各組分均屬于極性分子，混合后相容性良好，提高了組合物的耐高溫性能，且與無石棉有機摩擦材料的相容性好，提高了兩者的熱壓性能，使得剎車片整體性能提升，并且組分綠色環(huán)保，在制備過程中對環(huán)境污染小，符合綠色環(huán)保的工業(yè)發(fā)展趨勢。

其中，采用熱固型酚醛樹脂、熱固型環(huán)氧樹脂作為摩擦材料的基體材料，有利于提高基體材料的耐高溫性能，并改善基體材料的韌性，提高基體材料的相容性，并采用短切碳纖維、芳綸纖維作為摩擦材料的增強纖維，使得制備的摩擦材料具有高結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定的熱變形能力，在經(jīng)受高速動態(tài)熱沖擊時不發(fā)生顯著蠕變，依然保有相對穩(wěn)定的外形尺寸。

進一步地，不銹鋼材料中鉻元素的質(zhì)量百分含量為：1％～2％。

進一步地，隔熱層的制備方法，包括以下步驟：

步驟A，隔熱層基板制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的泡沫聚氨酯、聚酰亞胺、玻璃棉、高硅氧棉依次組合，層與層之間使用雙組份聚氨酯膠和硅氧烷偶聯(lián)劑進行粘接，在溫度為60℃～70℃，壓力為1.5MPa～2.5MPa的條件下進行壓合粘接，得到隔熱層基板；

步驟B，隔熱層制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的鋁聚酯通過環(huán)氧樹脂膠完全粘貼在隔熱層基板表面，在80℃～90℃的溫度條件下施加3MPa～5MPa的壓力，保壓15min～25min，使鋁聚酯緊密壓實貼合在隔熱層基板周圍，去除多余的邊角，即得隔熱層。

更進一步地，步驟A中，隔熱層基板的的厚度為20mm～30mm。

更進一步地，步驟B中，隔熱層的導(dǎo)熱系數(shù)為：0.05W/(m·K)～0.08W/(m·K)。其中，導(dǎo)熱系數(shù)采用差示掃描量熱儀(DSC)進行測試，掃描溫度范圍為20℃～200℃，升溫速率為1℃/min～3℃/min。

進一步地，摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，強韌纖維分散：將所述質(zhì)量百分數(shù)的聚丙烯酸鈉溶解于濃度為0.1mol/L～0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中，得到聚丙烯酸鈉溶液，將所述質(zhì)量百分數(shù)的短切碳纖維和芳綸纖維剪碎成8mm～15mm的小段，加入到聚丙烯酸鈉溶液中，以50r/min～80r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10min～30min，得到分散強韌纖維；

步驟S2，原料混配：將所述質(zhì)量百分數(shù)的熱固型酚醛樹脂、熱固型環(huán)氧樹脂、高嶺土、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯投入攪拌釜中，再加入步驟S1得到的分散強韌纖維，在溫度為20℃～30℃的條件下以100r/min～200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌40min～60min，得到粘稠狀的預(yù)聚流體；

步驟S3，模壓成型：將步驟S2得到的預(yù)聚流體注射到模具中，在溫度為100℃～115℃，模壓為10MPa～30MPa的條件進行保溫保壓處理，使預(yù)聚流體充分聚合交聯(lián)，得到固化樹脂材料；

步驟S4，退火修剪：將步驟S3得到的固化樹脂材料在45℃～60℃保溫40min～60min，再以1℃/min～2℃/min的速率降溫至15℃～20℃，進行退火處理，采用機械加工方式修剪多余邊角，即得摩擦材料。

更進一步地，步驟S1中，分散強韌纖維的拉伸強度為：300MPa～800MPa。其中，拉伸強度采用萬能材料力學(xué)試驗機進行測試。

更進一步地，步驟S2中，預(yù)聚流體的粘度為：1500mPa·s～5000mPa·s。其中，預(yù)聚流體粘度采用旋轉(zhuǎn)式粘度計進行測試。

更進一步地，步驟S3中，保溫保壓處理的時間為：2h～4h。

更進一步地，步驟S4中，摩擦材料的動態(tài)損耗因子為：0.05～0.3。其中，動態(tài)損耗因子采用動態(tài)熱機械分析(DMA)進行測試，測試方法采用三點彎曲法進行測試，測試溫度范圍為-40℃～200℃，升溫速率為2℃/min～5℃/min，掃描頻率為1Hz～20Hz。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1.本發(fā)明由不銹鋼背板、耐熱隔熱層和熱固型摩擦材料三層材料組成復(fù)合型盤式制動器的剎車片，具有穩(wěn)固強韌的耐熱結(jié)構(gòu)特性，剎車片制動性能好，耐摩擦，抗高熱，穩(wěn)定性好，使用壽命長；

2.本發(fā)明以隔熱型聚氨酯泡沫材料為主體，并輔以各種耐熱無機棉材料，還在外表粘附鋁聚酯，能夠在極大程度上反射和吸收由于高速摩擦所引起的強熱，隔熱性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)強度穩(wěn)固，有效的隔絕了強熱作用引起的不銹鋼背板形變，增強了剎車片的使用安全性；

3.本發(fā)明以熱固型酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂為摩擦材料的主體，并添加了纖維材料和固體潤滑劑來增強結(jié)構(gòu)強度和改變流動特性，得到的摩擦材料熱變形小，產(chǎn)生熱量少，動態(tài)粘流性能好，使用壽命穩(wěn)定，制動安全系數(shù)高。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

實施例1

一種用于盤式制動器的剎車片，由背板、隔熱層以及摩擦材料組成，背板為不銹鋼材料；隔熱層由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：泡沫聚氨酯50％，聚酰亞胺25％，玻璃棉11％，高硅氧棉10％，鋁聚酯4％；摩擦材料由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：熱固型酚醛樹脂35％，熱固型環(huán)氧樹脂40％，短切碳纖維12％，芳綸纖維6％，高嶺土2％，石墨2％，二硫化鉬1％，聚丙烯酸鈉1％，聚四氟乙烯1％。其中，不銹鋼材料中鉻元素的質(zhì)量百分含量為1％。

其中，隔熱層的制備方法，包括以下步驟：

步驟A，隔熱層基板制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的泡沫聚氨酯、聚酰亞胺、玻璃棉、高硅氧棉依次組合，層與層之間使用雙組份聚氨酯膠和硅氧烷偶聯(lián)劑進行粘接，在溫度為60℃，壓力為1.5MPa的條件下進行壓合粘接，得到厚度為20mm的隔熱層基板；

步驟B，隔熱層制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的鋁聚酯通過環(huán)氧樹脂膠完全粘貼在隔熱層基板表面，在80℃的溫度條件下施加3MPa的壓力，保壓15min，使鋁聚酯緊密壓實貼合在隔熱層基板周圍，去除多余的邊角，即得導(dǎo)熱系數(shù)為0.05W/(m·K)的隔熱層。

其中，摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，強韌纖維分散：將所述質(zhì)量百分數(shù)的聚丙烯酸鈉溶解于濃度為0.1mol/L的氫氧化鈉溶液中，得到聚丙烯酸鈉溶液，將所述質(zhì)量百分數(shù)的短切碳纖維和芳綸纖維剪碎成8mm的小段，加入到聚丙烯酸鈉溶液中，以50r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10min，得到拉伸強度為300MPa的分散強韌纖維；

步驟S2，原料混配：將所述質(zhì)量百分數(shù)的熱固型酚醛樹脂、熱固型環(huán)氧樹脂、高嶺土、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯投入攪拌釜中，再加入步驟S1得到的分散強韌纖維，在溫度為20℃的條件下以100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌40min，得到粘稠狀的粘度為1500mPa·s的預(yù)聚流體；

步驟S3，模壓成型：將步驟S2得到的預(yù)聚流體注射到模具中，在溫度為100℃，模壓為10MPa的條件進行保溫保壓處理2h，使預(yù)聚流體充分聚合交聯(lián)，得到固化樹脂材料；

步驟S4，退火修剪：將步驟S3得到的固化樹脂材料在45℃保溫40min，再以1℃/min的速率降溫至15℃，進行退火處理，采用機械加工方式修剪多余邊角，即得動態(tài)損耗因子為0.05的摩擦材料。

實施例2

一種用于盤式制動器的剎車片，由背板、隔熱層以及摩擦材料組成，背板為不銹鋼材料；隔熱層由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：泡沫聚氨酯65％，聚酰亞胺15％，玻璃棉13％，高硅氧棉5％，鋁聚酯2％；摩擦材料由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：熱固型酚醛樹脂45％，熱固型環(huán)氧樹脂30％，短切碳纖維11％，芳綸纖維5％，高嶺土2％，石墨2％，二硫化鉬2％，聚丙烯酸鈉1％，聚四氟乙烯2％。其中，不銹鋼材料中鉻元素的質(zhì)量百分含量為2％。

其中，隔熱層的制備方法，包括以下步驟：

步驟A，隔熱層基板制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的泡沫聚氨酯、聚酰亞胺、玻璃棉、高硅氧棉依次組合，層與層之間使用雙組份聚氨酯膠和硅氧烷偶聯(lián)劑進行粘接，在溫度為70℃℃，壓力為2.5MPa的條件下進行壓合粘接，得到厚度為30mm的隔熱層基板；

步驟B，隔熱層制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的鋁聚酯通過環(huán)氧樹脂膠完全粘貼在隔熱層基板表面，在90℃的溫度條件下施加5MPa的壓力，保壓25min，使鋁聚酯緊密壓實貼合在隔熱層基板周圍，去除多余的邊角，即得導(dǎo)熱系數(shù)為0.08W/(m·K)的隔熱層。

其中，摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，強韌纖維分散：將所述質(zhì)量百分數(shù)的聚丙烯酸鈉溶解于濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中，得到聚丙烯酸鈉溶液，將所述質(zhì)量百分數(shù)的短切碳纖維和芳綸纖維剪碎成15mm的小段，加入到聚丙烯酸鈉溶液中，以80r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，得到拉伸強度為800MPa的分散強韌纖維；

步驟S2，原料混配：將所述質(zhì)量百分數(shù)的熱固型酚醛樹脂、熱固型環(huán)氧樹脂、高嶺土、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯投入攪拌釜中，再加入步驟S1得到的分散強韌纖維，在溫度為30℃的條件下以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60min，得到粘稠狀的粘度為5000mPa·s的預(yù)聚流體；

步驟S3，模壓成型：將步驟S2得到的預(yù)聚流體注射到模具中，在溫度為115℃℃℃，模壓為30MPa的條件進行保溫保壓處理4h，使預(yù)聚流體充分聚合交聯(lián)，得到固化樹脂材料；

步驟S4，退火修剪：將步驟S3得到的固化樹脂材料在60℃保溫60min，再以2℃/min的速率降溫至20℃，進行退火處理，采用機械加工方式修剪多余邊角，即得動態(tài)損耗因子為0.3的摩擦材料。

實施例3

一種用于盤式制動器的剎車片，由背板、隔熱層以及摩擦材料組成，背板為不銹鋼材料；隔熱層由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：泡沫聚氨酯57％，聚酰亞胺20％，玻璃棉12％，高硅氧棉8％，鋁聚酯3％；摩擦材料由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：熱固型酚醛樹脂42％，熱固型環(huán)氧樹脂37％，短切碳纖維8％，芳綸纖維6％，高嶺土1.5％，石墨1.5％，二硫化鉬1.7％，聚丙烯酸鈉0.8％，聚四氟乙烯1.5％。其中，不銹鋼材料中鉻元素的質(zhì)量百分含量為1.5％。

其中，隔熱層的制備方法，包括以下步驟：

步驟A，隔熱層基板制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的泡沫聚氨酯、聚酰亞胺、玻璃棉、高硅氧棉依次組合，層與層之間使用雙組份聚氨酯膠和硅氧烷偶聯(lián)劑進行粘接，在溫度為65℃，壓力為2MPa的條件下進行壓合粘接，得到厚度為25mm的隔熱層基板；

步驟B，隔熱層制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的鋁聚酯通過環(huán)氧樹脂膠完全粘貼在隔熱層基板表面，在85℃的溫度條件下施加4MPa的壓力，保壓20min，使鋁聚酯緊密壓實貼合在隔熱層基板周圍，去除多余的邊角，即得導(dǎo)熱系數(shù)為0.06W/(m·K)的隔熱層。

其中，摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，強韌纖維分散：將所述質(zhì)量百分數(shù)的聚丙烯酸鈉溶解于濃度為0.3mol/L的氫氧化鈉溶液中，得到聚丙烯酸鈉溶液，將所述質(zhì)量百分數(shù)的短切碳纖維和芳綸纖維剪碎成12mm的小段，加入到聚丙烯酸鈉溶液中，以65r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，得到拉伸強度為550MPa的分散強韌纖維；

步驟S2，原料混配：將所述質(zhì)量百分數(shù)的熱固型酚醛樹脂、熱固型環(huán)氧樹脂、高嶺土、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯投入攪拌釜中，再加入步驟S1得到的分散強韌纖維，在溫度為25℃℃℃的條件下以150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌50min，得到粘稠狀的粘度為3300mPa·s的預(yù)聚流體；

步驟S3，模壓成型：將步驟S2得到的預(yù)聚流體注射到模具中，在溫度為110℃，模壓為20MPa的條件進行保溫保壓處理3h，使預(yù)聚流體充分聚合交聯(lián)，得到固化樹脂材料；

步驟S4，退火修剪：將步驟S3得到的固化樹脂材料在50℃保溫50min，再以1.5℃/min的速率降溫至17℃，進行退火處理，采用機械加工方式修剪多余邊角，即得動態(tài)損耗因子為0.17的摩擦材料。

實施例4

一種用于盤式制動器的剎車片，由背板、隔熱層以及摩擦材料組成，背板為不銹鋼材料；隔熱層由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：泡沫聚氨酯62％，聚酰亞胺18％，玻璃棉8％，高硅氧棉9％，鋁聚酯3％；摩擦材料由下述質(zhì)量百分數(shù)的原料制備而成：熱固型酚醛樹脂44％，熱固型環(huán)氧樹脂36％，短切碳纖維12％，芳綸纖維2％，高嶺土1％，石墨1％，二硫化鉬1.8％，聚丙烯酸鈉0.9％，聚四氟乙烯1.3％。其中，不銹鋼材料中鉻元素的質(zhì)量百分含量為1.7％。

其中，隔熱層的制備方法，包括以下步驟：

步驟A，隔熱層基板制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的泡沫聚氨酯、聚酰亞胺、玻璃棉、高硅氧棉依次組合，層與層之間使用雙組份聚氨酯膠和硅氧烷偶聯(lián)劑進行粘接，在溫度為62℃，壓力為2.2MPa的條件下進行壓合粘接，得到厚度為28mm的隔熱層基板；

步驟B，隔熱層制備：將所述質(zhì)量百分數(shù)的鋁聚酯通過環(huán)氧樹脂膠完全粘貼在隔熱層基板表面，在88℃的溫度條件下施加4.2MPa的壓力，保壓22min，使鋁聚酯緊密壓實貼合在隔熱層基板周圍，去除多余的邊角，即得導(dǎo)熱系數(shù)為0.07W/(m·K)的隔熱層。

其中，摩擦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，強韌纖維分散：將所述質(zhì)量百分數(shù)的聚丙烯酸鈉溶解于濃度為0.4mol/L的氫氧化鈉溶液中，得到聚丙烯酸鈉溶液，將所述質(zhì)量百分數(shù)的短切碳纖維和芳綸纖維剪碎成14mm的小段，加入到聚丙烯酸鈉溶液中，以70r/min的轉(zhuǎn)速攪拌25min，得到拉伸強度為700MPa的分散強韌纖維；

步驟S2，原料混配：將所述質(zhì)量百分數(shù)的熱固型酚醛樹脂、熱固型環(huán)氧樹脂、高嶺土、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯投入攪拌釜中，再加入步驟S1得到的分散強韌纖維，在溫度為28℃℃的條件下以180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌55min，得到粘稠狀的粘度為4000mPa·s的預(yù)聚流體；

步驟S3，模壓成型：將步驟S2得到的預(yù)聚流體注射到模具中，在溫度為112℃，模壓為25MPa的條件進行保溫保壓處理3.5h，使預(yù)聚流體充分聚合交聯(lián)，得到固化樹脂材料；

步驟S4，退火修剪：將步驟S3得到的固化樹脂材料在55℃保溫55min，再以1.8℃/min的速率降溫至19℃，進行退火處理，采用機械加工方式修剪多余邊角，即得動態(tài)損耗因子為0.25的摩擦材料。

實驗例1

對實施例1～4制得的用于盤式制動器的剎車片的摩擦磨損性能進行測試，測試結(jié)果如表1所示。

其中，摩擦磨損性能測試用XD-MSM型定速式摩擦試驗機測定制得的用于盤式制動器的剎車片試片的摩擦系數(shù)和磨損率。測試條件升溫范圍為100℃～350℃，圓盤轉(zhuǎn)速480r/min，壓緊力0.98MPa。

表1制備得到的用于盤式制動器的剎車片的摩擦磨損性能測試結(jié)果

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。