一种混杂纤维摩擦材料及其制备 技术领域 本发明涉及一种多纤维混杂摩擦材料，特别是涉及到作为汽车摩擦制动装置、摩擦传动装置中多纤维混杂摩擦材料及其制备。
背景技术 制动摩擦材料是汽车制动器、离合器和摩擦传动装置中的关键材料，其性能直接关系着汽车运行的可靠性和稳定性。汽车工业的高速发展，以及安全、舒适和环保性能的要求进一步提高，对高性能制动材料的研制开发提出新的迫切要求。制动摩擦材料一方面要求要有高且稳定的制动力，即要求在广泛的温度范围内(-40~600℃)及速度、压力与环境改变的情况下摩擦系数保持稳定；另一方面要有良好的耐磨性以保证合适的使用寿命和制动稳定性；还应有良好的导热性、小振动、无噪声、对环境无污染和一定的高温机械强度。传统的石棉制动材料，由于石棉耐高温，强韧性较好，且来源丰富，价格低廉，成为当今制动材料中的重要组成部分。但石棉制动材料的热衰退性以及石棉毒害性而被许多国家严格限制生产和使用。早期简单使用钢纤维代替石棉的第一代半金属制动片，因金属的易锈蚀、高发热以及造价高、摩擦噪音等缺点，并未能完全取代石棉式制动材料。目前出现的许多混杂纤维增强制动摩擦材料，因其性能调控余地大、工艺简单、原材料获取方便而受到肯定。像钢纤维、玻璃纤维、克福拉(Kevlar)纤维、碳纤维、铜纤维、钛酸钾纤维、云母纤维、硅酸铝纤维、尼龙纤维等新纤维，为广泛开展混杂纤维摩擦材料的研究提供了原料选择余地。现在国产产品主要是石棉式制动片，市面上比较畅销的国外产品主要有日本和德国产品牌产品，性能比石棉式刹车制动片优良，但这些混杂纤维摩擦材料价格较贵，且摩擦系数也不够稳定，如何寻找适宜的廉价天然矿物原料作为添加剂和填料，进一步降低成本，改善性能，成为混杂纤维制动摩擦材料的进一步推广应用的关键因素。
本发明的目的是提供一种在不同温度下摩擦系数稳定、磨损率小、制动效果好、成本低的混杂纤维摩擦材料及其制备方法。
发明内容 为了达到上述目的，本发明利用价格极为低廉地叶蜡石[分子式为Al4[Si8O20](OH)4]作为混杂纤维制动摩擦材料的填料，该材料的主要组份由叶蜡石粉、硅酸铝纤维、钢纤维、树脂、铜粉、石墨粉、氧化铝、硬脂酸锌组成，各主要组分的配比为：叶蜡石粉10-20份、硅酸铝纤维15-22份、钢纤维25-35份、树脂20-30份、铜粉5-12份、石墨粉3-5份、氧化铝5-10份、硬脂酸锌1-2份。其中本发明所述材料的优选组份配比可以为：
1.叶腊石粉15份、硅酸铝纤维21份、钢纤维32份、树脂28份、铜粉8份、石墨粉5份、氧化铝10份、硬脂酸锌1份。
2.叶腊石粉10份、硅酸铝纤维21份、钢纤维32份、树脂28份、铜粉12份、石墨粉5份、氧化铝6份、硬脂酸锌1份。
本发明所述的叶蜡石填料混杂纤维摩擦材料生产方法如下：
1.纤维预处理。将硅酸铝纤维、钢纤维放置在烘箱内在120℃温度下烘干1小时，树脂放置烘箱内在80℃温度下烘干0.5小时。
2.混合搅拌。采用高速旋转不小于1000rpm，内装有叶片和横筋的搅拌机，在纤维预处理后将原料按配比称量并在搅拌机内混合搅拌约4分钟，均匀搅拌后的混合材料外观呈一个个羊绒状的小团，在每个小团内，由硅酸铝纤维包裹缠绕着钢纤维，填料和树脂粉末分布其中。
3.热压成型。将上述羊绒状的混合料用模具在160±5℃的温度和25±3Mpa压力下热压成型，热压保温时间10-15分钟，也可以根据制品的厚度按0.5-1min/mm确定。在热压开始的20-60秒，必须打开模腔，放气二到三次。
4.热处理。将热压成型后的制品在烘箱中半小时内升温到120℃，并保温半小时，然后15分钟以内升温到170℃，保温2-3小时，并保持烘箱通风，然后随炉降温冷却。
由于叶蜡石具有良好的润滑性和摩擦系数的稳定性，采用了廉价的叶蜡石作为填料，使得所述的摩擦材料按其组份配比以及制备方法制得后，能降低成本，改善摩擦性能，降低磨损率。
具体实施方式 下面通过实施例和比较对本发明作进一步的说明，但本发明并不仅限于这些例子。
实施例一 取如下成分配比并根据上述工艺步骤制作摩擦材料：硅酸铝纤维21份；钢纤维32份；叶蜡石粉15份；树脂28份；铜粉8份；石墨粉5份；氧化铝10份；硬脂酸锌1份。
实施例二 取如下成分配比并根据上述工艺步骤制作摩擦材料：硅酸铝纤维21份；钢纤维32份；叶蜡石粉10份；树脂28份；铜粉12份；石墨粉5份；氧化铝6份；硬脂酸锌1份。
比较例 样品取实施例一的样品为试样一，实例二的样品为试样二，另取国产华达制动材料有限公司生产的金杯海狮6480用制动片为试样三，德国Continental Teves AG&Co.OHG生产的ATE126FF桑塔纳用无石棉制动片为试样四；日本トョタ自動車株式会社生产TOYOTA用制动片为试样五，分别在100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃等不同摩擦表面温度下进行摩擦系数和磨损率性能测定试验，五种样品测试结果以及盘式制动器用衬片国家标准许用值分列对比如下：
试验磨损率的结果对比
试验摩擦系数的结果对比
盘式制动器用衬片国家标准(GB5763-1998) 项 目 试验温度1) 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 350℃ 摩擦系数(2)μ 0.25~ 0.65 0.25~ 0.70 0.25~ 0.70 0.25~ 0.70 0.25~ 0.70 0.20~ 0.70 摩擦系数(3)的允许偏差 (Δμ) ±0.08 ±0.10 ±0.12 ±0.12 ±0.14 ±0.14 磨损率(V)10-7cm3/(Nm) ≤ 0.50 0.70 1.00 1.50 2.50 3.50 1.试验温度指试验机圆盘摩擦面温度。 2.摩擦系数范围包括允许偏差在内。 3.指定摩擦系数由供需双方商定。
经实验测得该材料样品在温度100℃…350℃之间，其摩擦系数在0.35的小范围内波动，稳定性超过市面上国内外品牌产品，具有很好的摩擦稳定性，据经验认为摩擦系数在0.36±0.04范围内制动效果较好。磨损率远低于国内产品，接近于国际品牌产品，综合性价比有较强的优势。
此外，本发明并不局限于上述的组配与制备方法，同样适用于其他的组配与制备方法，只要利用叶蜡石作为混杂纤维摩擦材料的组分来组配和制备，均属于本发明的保护范围。