的粉尘或磨肩会对环境和操作人员造成不利影响的问题。天然纤维素可提 取自动植物和菌类，也可用甘蔗渣、木材边角料等深加工而得，将其用于耐磨场合做牺牲材 料，对环境没有次生伤害。更为重要的是天然纤维素的原纤之间存在大量各种尺寸的空穴 和毛细管空间，作为制动片材料的组分使用时可以被看作是具有各种复杂孔穴结构的精细 的海绵体，这样能够使得所制造的制动片具有防粘盘防啸叫的效果。多孔内核外皮包覆预 交联橡胶粉末的使用也是制动片具有防粘盘防啸叫的重要原因。
【附图说明】
[0030] 图1防粘盘防啸叫耐磨制动片的储能模量E'和损耗因子tandelta随温度的变 化
[0031] 图2不同负荷下防粘盘防啸叫耐磨制动片的平均摩擦系数随制动速度的变化曲 线
[0032] 图3防粘盘防啸叫耐磨制动片摩擦试验后的表面形貌电镜照片
[0033] 图4实施例2与实施例1所制的制动片的磨损率数值对比图
【具体实施方式】
[0034] 下面结合具体实施例进一步说明。
[0035] 实施例1
[0036] 棉短绒用配比为MgCl2:MgS04= 5:3的3mol/L的溶液在30°C下通入氨水浸渍半 小时，之后过滤并晾干即得到具有阻燃效果的纤维素短绒；将该短绒置于高速开松机内喷 淋铝酸酯偶联剂酒精溶液后，将蓬松的短绒在80°C下鼓风加热30min。取上述处理过的棉 短绒10份，与18份改性酚醛树脂，漂珠做核皮层为预交联丁苯橡胶的粉末橡胶6份，环氧 大豆油6份，300目的焦宝石矿粉5份，碳质材料15份，200目的重晶石粉40份。
[0037] 上述物料在Z型搅拌机中进行混合，正反转每3分钟转换一次，总混炼时间掌握在 15分钟，之后出料得到模压粉。
[0038] 在60°C模压粉预烘30min，装模在160°C、10MPa下加压固化成型，保压时间1. 5mm/ mm，之后脱模即得到纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动片。
[0039] 所得制动片的物理和机械性能如下：
[0040]
[0041] 所得制动片的DMA(动态力学性能测试）结果如图1所示：
[0042] 所得制动片的不同制动初速度下的平均摩擦系数测试结果如图2所示：
[0043] 防粘盘防啸叫耐磨制动片在LINK1620试验台进行噪声实验，根据"SAE J2521-2006(R)DiSCBrakeDynamometerSquealNoiseMatrix"（中文译名SAEJ2526(R) 盘式片和鼓式片尖叫噪音矩阵），结合港口、风电、矿山、冶金、起重、机床、电梯等使用的电 磁或液压制动器的使用工矿，进行如下测试：第1部分试验操作的初始部分（30次，初温 100°C)，第5部分中间调节和预热模块（24次，初温100°C和150°C)，第7部分减速模块 (24 次，初温自 50 °C，100 °C，150 °C，200 °C，250 °C，200 °C，150 °C，100°C和 50°C)，结果都没有 出现高于90dB的尖锐啸叫声。
[0044] 防粘盘防啸叫耐磨制动片的起火倾向测试：初温l〇〇°C时，在制动压力0. 6MPa下， 保持制动片运动线速度在25m/s进行至少30min的调速实验，制动片应无起火、冒烟和冒火 星等不良现象。
[0045] 防粘盘防啸叫制动片的防粘盘试验：分别将制动片/氮化处理碳钢制动盘、制动 片/铸钢制动盘、制动片/锻钢制动盘及制动片/灰口铁制动盘、制动片/懦墨铁材质制动 盘对摩偶浸泡到常温下〇? 5mol/L食盐水、0? 05mol/L稀盐酸溶液、0? 05mol/LNa2C03水溶液 中，片/盘上加压〇. 6MPa下，静置2周，取出对摩偶并卸压，制动片/制动盘施加制动器启 动工况时的电动扭矩，上述五种对摩偶组合均无制动片与制动盘粘牢现象。
[0046] 实施例2
[0047] 木工锯末过40目筛，喷淋三聚氰胺-磷酸三（丁氧基乙基）酯（TBEP)阻燃剂稀 溶液，喷淋量为木工锯末量10%，然后80°C下预烘30min，之后同实施例1制成防粘盘防啸 叫制动片，所得制动片的物理和机械性能如下：
[0048]
[0049] 实施例2与实施例1所制的制动片的磨损率数值对比如图4所示：
[0050] 实施例2所制的制动片的防啸叫防粘盘试验程序同实施例1，同样无尖锐啸叫声 和无粘牢制动盘的现象。
[0051] 以上实施例所列举的仅是为了阐明本发明的材料组成、制备工艺和所制产品的主 要性能特征及本发明的创新点。本行业的技术人员应该知悉本发明不受上述实施例的限 制，上述实施例所描述的只是说明本发明的原理及其效果，在不脱离本发明精神和范围的 前提下，本发明还会有多种变化和改进，这些变化和改进都涵盖在要求保护的本发明范围 内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。
【主权项】
1. 一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料，其特征是，由下列重量百份比的原料 制成：经过阻燃、热稳定化及其表面处理的纤维素6~18%，粉末橡胶3-12%，环氧化植物 油3-9 %，改性树脂基体8~24%，摩擦调节剂5-15 %，碳质材料5-15 %，其余为填充料。2. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述纤维素来源于木材、锯末、棉花、棉短 绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮、甘蔗渣或细菌；所述纤维素的阻燃、热稳定化处理采用的硼 酸锌、聚磷酸铵、焦磷酸盐、有机磷酸酯、三聚氰胺-磷酸三（丁氧基乙基）酯TBEP、含镁盐 类等，无机盐类固体成分可采用水介质中表面沉积天然纤维素上，之后脱水晾干，有机磷酸 酯等可用其乙醇溶液喷淋到纤维素上自然晾至无低挥发物溢出为止；阻燃、稳定剂的添加 比例应为纤维素质量的10-20%。3. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述阻燃、热稳定化处理后的纤维素的表 面处理方法为：在纤维素表面涂覆1-3% (w/w)的偶联剂。4. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联 剂、锆酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。5. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述粉末橡胶为丁苯橡胶或丁腈橡胶，其 粒径范围为20~800nm ;所述粉末橡胶具有核壳结构，其核系多孔结构的漂珠或微孔玻璃 粉末，表皮层蘸浸丁苯橡胶胶乳或丁腈橡胶胶乳，胶乳中预配化学计量的硫化剂和硫化促 进剂，经过离心喷雾干燥后在140-160°C下预交联后而得。6. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述改性树脂基体，以酚醛树脂、蜜胺树 月旨、古马隆树脂、环氧树脂、聚氨酯或双马来酰亚胺为原料，改性方法是将上述树脂两种或 两种以上共混或树脂间发生交联形成互穿网络结构或将上述树脂中的活性基团进行接枝 或封端。7. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述环氧化植物油其环氧值应大于 6. 0%，碘值小于3%，闪点大于280°C，加热稳定性失重小于6%。8. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述的摩擦调节剂为硫铁矿粉、焦宝石、 错英粉、y -氧化铝或镁铝尖晶石，粒度小于300目。9. 如权利要求1所述的制动材料，其特征是，所述碳质材料为蠕虫状膨胀石墨，鳞片石 墨，高比表面积活性碳粉，颗粒状多孔焦炭，纳米补强炭黑，活性碳纤维，单壁或多壁碳纳米 管。10. -种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料的制备方法，其特征是，包括如下步 骤： (1) 将纤维素进行阻燃、热稳定化、偶联处理后，待用； (2) 取上述纤维素、粉末橡胶、环氧化植物油、改性树脂基体、摩擦调节剂、碳质材料、填 料混炼，制得模压粉； (3) 上述模压粉需经过预烘，预热后，加压固化成型，即得。
【专利摘要】本发明公开了一种纤维素增强防粘盘防啸叫耐磨制动材料及制备方法，由下列重量份比的主要原料制成：经阻燃、热稳定化及表面处理的天然纤维素6～18份(表面涂纤维素重量1-3％的偶联剂)，改性树脂基体8～24份，粉末状核壳橡胶3-12份，环氧化植物油3-9份，摩擦调节剂5-15份，碳质材料6-12份，余量用硫酸钡填充至100份。制备方法是：将天然纤维素阻燃及稳定化处理，继之喷淋偶联剂并悬浮开松，在30-90℃范围内加热至偶联剂完全浸润，将表面处理过的纤维素与上述其余组分在Z型搅拌机内进行混合得到模压粉，在120-160℃、5-10Mpa条件下热压成型，热压时间根据制件厚度确定，一般在1.5～3min/mm内为宜。本发明在配料中添加具有多孔结构的成分使得制动片具有防粘盘防啸叫耐磨的效果。
【IPC分类】C08L45/02, C08K3/04, C08L63/00, C08L61/28, B29C43/58, C08L9/02, C08K3/30, C08K3/22, C08L61/06, C09K3/14, C08K7/24, C08L91/00, C08J5/14, C08K13/04, C08L9/06, C08L75/04, C08L1/02
【公开号】CN105038101
【申请号】CN201510467591
【发明人】王海庆
【申请人】山东大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月31日