一种新型环保无钢背复合材料刹车片的制备方法与流程

1.本发明涉及刹车片制备技术领域，更具体地说，涉及一种新型环保无钢背复合材料刹车片的制备方法。


背景技术：

2.随着汽车工业的快速发展及人民对安全意识的加强，环保意识的认知等，这也为汽车制动系统带来了机遇和挑战，尤其是刹车片提出了更高的要求，要求耐高温、不脱片、刹车没有锉顿、更高的舒适性、更高的安全性、更高的环保性等。
3.由于刹车片在使用过程中频繁的制动，温度急剧升高，随着温度的升高，树脂、盯腈等有机物会热分解，就是人们常说的热衰退，系数会急剧下降，甚至失去制动性能，给驾驶带来很大的安全隐患，并且在使用过程中必然产生大量的灰尘、烟雾及有害气体。全球大气中30%的铜污染，来自于刹车片的制造与使用，每年产生的固体废弃物多达数百万吨。此外，由于乘用车盘式刹车片型号众多，现已达到近3000个型号，对应8000千多车型，对公司库存、资金、场地增加了繁重的压力，同时也对采购环节增加了非常繁重的压力。
4.因此，在此背景下，需要解决以上问题及重点提高汽车在驾驶过程中的安全性、舒适性、环保性，以及降低人工与生产成本。


技术实现要素：

5.1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型环保无钢背复合材料刹车片的制备方法，可以实现通过碳纤维及其它复合纤维提高强度、弹性、可塑性，通过碳纤维、碳纳米纤维、预氧丝等复合材料一次成型，省去抛丸、喷胶、铆接消音片、附件的环节，大幅节约了人工与生产成本，此外，通过采用碳纤维、预氧丝等复合材料为基体，无金属，无石棉，有效提高了耐热性、耐磨性，降低噪音且不掉粉，可接受更多的制动摩擦热带来的冲击，不伤对偶，可修复以前对偶的轻微损伤，同时有效吸收刹车片产生的废气与污染物，降低了粉尘与固体废弃物。
6.2．技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
7.一种新型环保无钢背复合材料刹车片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，称重分装，根据配方配比，把原料按重量百分比记为：硼改性酚醛树脂10kg、聚酰胺树脂5kg、预氧丝20kg、碳纳米纤维15kg、碳纤维5kg、纳米粘土10kg、纺纶3.5kg、增强纤维10kg、硫酸钡5kg、填料10kg、偶联剂1.5kg、石墨2.5kg、焦炭2.5kg；s2，预混合，把偶联剂通过喷洒装置均匀喷洒到预氧丝、碳纤维、碳纳米纤维上，然后放入犁耙式混料机进行预混处理，混料机转数600r/min，进行5分钟混合；s3，开松处理，纺纶放入开松机进行开松处理；s4，充分混合，按重量称重的比例原料放入犁耙式混料机进行混合，混料机犁刀电
机转数600r/min，铰刀（耙刀）电机转数1500r/min，进行犁刀15分钟铰刀（耙刀）5分钟混合；s5，装料，把混合好的料根据配方编号进行装箱，流转下一道工序；s6，质检，检验混合料是否混合均匀，无杂质，无异物，容重、含水量是否符合标准，然后按重量把混合料发放到压制工序；s7，压制加工，把温度升至140
±
5℃，压力调整至300kg/cm
²
，保温保压时间260秒，排气次数调整为5次，根据投料量进行压制，平磨、开槽、倒角、喷塑，最后得到成品。
8.通过碳纤维及其它复合纤维提高强度、弹性、可塑性，通过碳纤维、碳纳米纤维、预氧丝等复合材料一次成型，省去抛丸、喷胶、铆接消音片、附件的环节，大幅节约了人工与生产成本，此外，通过采用碳纤维、预氧丝等复合材料为基体，无金属，无石棉，有效提高了耐热性、耐磨性，降低噪音且不掉粉，可接受更多的制动摩擦热带来的冲击，不伤对偶，可修复以前对偶的轻微损伤，同时有效吸收刹车片产生的废气与污染物，降低了粉尘与固体废弃物。
9.进一步的，所述s1中填料为重钙、钾长石、云母、蛭石，其比例3:1:2:4，能够使填料起到半补强或补强作用。
10.进一步的，所述s1中硼改性酚醛树脂为200目粉状物，聚酰胺树脂为100目粉状物，预氧丝为纤维状物，碳纤维为耐高温纤维状物，纳米粘土为纳米级粉状物（细度＞100nm），能够有效改善原料的加工性。
11.进一步的，所述s1中碳纳米纤维为微观中空管状结构，且宽度分布在10nm-500nm、长度分布在0.5μm-100μm、比表面积300-1500cm
²
/g，能够提供良好的气体吸附性与环保性。
12.进一步的，所述s1中纺纶纤维为絮状物，且含水率6.0
±
1.5、比表面积8.0-10cm
²
/g、平均长度1.0
±
0.20、分解温度＞500℃。
13.进一步的，所述s1中复合稀土为白色粉状物（多种稀土混合物）。
14.进一步的，所述s1中硫酸钡为白色粉状物（325目、硫酸钡含量98%）。
15.进一步的，所述s1中增强纤维为硫酸钙晶须、钛酸钾晶须、矿物纤维、喷胶岩棉，其比例2:3:1:4。
16.进一步的，所述s1中偶联剂为液体粘稠状物，且型号为硅烷偶联剂kh550，能够有效提高碳纳米纤维与硼改性酚醛树脂及聚酰胺树脂之间的相容性和浸润性，大幅提高制品的抗压强度，耐温性，耐疲劳性。
17.进一步的，所述s1中焦炭为黑色颗粒状（40-60目、含碳量＞96、灰分＜8、水分＞1、挥发分＞15）。
18.3．有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：（1）本方案通过碳纤维及其它复合纤维提高强度、弹性、可塑性，通过碳纤维、碳纳米纤维、预氧丝等复合材料一次成型，省去抛丸、喷胶、铆接消音片、附件的环节，大幅节约了人工与生产成本，此外，通过采用碳纤维、预氧丝等复合材料为基体，无金属，无石棉，有效提高了耐热性、耐磨性，降低噪音且不掉粉，可接受更多的制动摩擦热带来的冲击，不伤对偶，可修复以前对偶的轻微损伤，同时有效吸收刹车片产生的废气与污染物，降低了粉尘与固体废弃物。
19.（2）s1中填料为重钙、钾长石、云母、蛭石，其比例3:1:2:4，能够使填料起到半补强
或补强作用。
20.（3）s1中硼改性酚醛树脂为200目粉状物，聚酰胺树脂为100目粉状物，预氧丝为纤维状物，碳纤维为耐高温纤维状物，纳米粘土为纳米级粉状物（细度＞100nm），能够有效改善原料的加工性。
21.（4）s1中碳纳米纤维为微观中空管状结构，且宽度分布在10nm-500nm、长度分布在0.5μm-100μm、比表面积300-1500cm
²
/g，能够提供良好的气体吸附性与环保性。
22.（5）s1中偶联剂为液体粘稠状物，且型号为硅烷偶联剂kh550，能够有效提高碳纳米纤维与硼改性酚醛树脂及聚酰胺树脂之间的相容性和浸润性，大幅提高制品的抗压强度，耐温性，耐疲劳性。
附图说明
23.图1为本发明的制备流程示意图；图2为本发明的新型环保无钢背复合材料刹车片在xd-msm型定速试验机测试下的试验数据；图3为本发明的现有产品的对照组刹车片在xd-msm型定速试验机测试下的试验数据；图4为本发明的新型环保无钢背复合材料刹车片剪切强度测试数据；图5为本发明的现有产品的对照组刹车片剪切强度测试数据；图6为本发明的新型环保无钢背复合材料刹车片林克实验数据；图7为本发明的现有产品的对照组刹车片林克实验数据；图8为本发明的新型环保无钢背复合材料刹车片100-0km/s制动距离实测数据；图9为本发明的现有产品的对照组刹车片100-0km/s制动距离实测数据。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是适配型号元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.实施例1：
请参阅图1-9，一种新型环保无钢背复合材料刹车片的制备方法，包括以下步骤：s1，称重分装，根据配方配比，把原料按重量百分比记为：硼改性酚醛树脂10kg、聚酰胺树脂5kg、预氧丝20kg、碳纳米纤维15kg、碳纤维5kg、纳米粘土10kg、纺纶3.5kg、增强纤维10kg、硫酸钡5kg、填料10kg、偶联剂1.5kg、石墨2.5kg、焦炭2.5kg；s2，预混合，把偶联剂通过喷洒装置均匀喷洒到预氧丝、碳纤维、碳纳米纤维上，然后放入犁耙式混料机进行预混处理，混料机转数600r/min，进行5分钟混合；s3，开松处理，纺纶放入开松机进行开松处理；s4，充分混合，按重量称重的比例原料放入犁耙式混料机进行混合，混料机犁刀电机转数600r/min，铰刀（耙刀）电机转数1500r/min，进行犁刀15分钟铰刀（耙刀）5分钟混合；s5，装料，把混合好的料根据配方编号进行装箱，流转下一道工序；s6，质检，检验混合料是否混合均匀，无杂质，无异物，容重、含水量是否符合标准，然后按重量把混合料发放到压制工序；s7，压制加工，把温度升至140
±
5℃，压力调整至300kg/cm
²
，保温保压时间260秒，排气次数调整为5次，根据投料量进行压制，平磨、开槽、倒角、喷塑，最后得到成品。
28.请参阅图1，s1中填料为重钙、钾长石、云母、蛭石，其比例3:1:2:4，能够使填料起到半补强或补强作用，s1中硼改性酚醛树脂为200目粉状物，聚酰胺树脂为100目粉状物，预氧丝为纤维状物，碳纤维为耐高温纤维状物，纳米粘土为纳米级粉状物（细度＞100nm），能够有效改善原料的加工性，s1中碳纳米纤维为微观中空管状结构，且宽度分布在10nm-500nm、长度分布在0.5μm-100μm、比表面积300-1500cm
²
/g，能够提供良好的气体吸附性与环保性，s1中纺纶纤维为絮状物，且含水率6.0
±
1.5、比表面积8.0-10cm
²
/g、平均长度1.0
±
0.20、分解温度＞500℃，s1中复合稀土为白色粉状物（多种稀土混合物），s1中硫酸钡为白色粉状物（325目、硫酸钡含量98%），s1中增强纤维为硫酸钙晶须、钛酸钾晶须、矿物纤维、喷胶岩棉，其比例2:3:1:4，s1中偶联剂为液体粘稠状物，且型号为硅烷偶联剂kh550，能够有效提高碳纳米纤维与硼改性酚醛树脂及聚酰胺树脂之间的相容性和浸润性，大幅提高制品的抗压强度，耐温性，耐疲劳性，s1中焦炭为黑色颗粒状（40-60目、含碳量＞96、灰分＜8、水分＞1、挥发分＞15）。
29.请参阅图1-9，环保型碳纳米纤维刹车片采用碳纳米纤维、碳纤维、预氧丝及增强纤维为承载基体，充分利用碳纳米纤维多孔及碳纤维、预氧丝耐高温特性，合理优化配方体系，经过定速、剪切强度、拖曳、林克、硬度、万能应变等试验机的反复试验，实验数据对比下，新型环保无钢背复合材料刹车片系数成随着温度的升高系数变化不大，未出现热衰退现象，对照组刹车片随着温度生高系数明显变小出现热衰退现象；新型环保无钢背复合材料刹车片剪切强度为5.28mpa，对照组刹车片剪切强度为2.84mpa，经过以上论证，新型环保无钢背复合材料刹车片剪切强度是对照组车刹车片剪切强度的1.86倍；林克实验数据对比下，新型环保无钢背复合材料刹车片的平均系数为0.366，最小系数是0.323，对照组刹车片的平均系数是0.206，最小系数是0.158，经过以上论证，新型环保无钢背复合材料刹车片系数明显高于对照组刹车片；路试实测数据对比下，在整个制动过程中，新型环保无钢背复合材料刹车片的刹车制动距离更短，随着刹车次数的增加，刹车距离反而减少，对照组刹车片随着刹车次数的增加，刹车距离逐渐变长，通过碳纤维及其它复合纤维提高强度、弹性、可塑性，通过碳纤维、碳纳米纤维、预氧丝等复合材料一次成型，省去抛丸、喷胶、铆接消音片、
附件的环节，大幅节约了人工与生产成本，此外，通过采用碳纤维、预氧丝等复合材料为基体，无金属，无石棉，有效提高了耐热性、耐磨性，降低噪音且不掉粉，可接受更多的制动摩擦热带来的冲击，不伤对偶，可修复以前对偶的轻微损伤，同时有效吸收刹车片产生的废气与污染物，降低了粉尘与固体废弃物。
30.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。