技术领域
本发明涉及的是一种轿车用无铜高性能环保型摩擦材料及制备方法，属于汽车制动材料技术领域。
背景技术
轿车用制动块是轿车制动时的关键部件，它是在轿车运动时的动能转化为热能和其它形式的能量，从而使轿车减速或停止运动，因此它的性能好坏直接关系到轿车运行的可靠性和稳定性。
目前市场上出现的轿车用摩擦块主要有两种，一种是进口原装产品，它的耐磨性能、制动性能好，但价格高；另一种是国产产品，它的价格虽然低，但却耐磨性能差，寿命短，制动性能不佳；由于现有轿车用摩擦材料使用的原料中普遍添加有多种重金属，由于使用多种重金属将会导致生态环境的污染，因此现有轿车用的摩擦材料不符合我国即将颁布的《汽车禁用物质》的行政法规。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种具有优异高温特性、耐磨性性能、制动性能好，价格合理，抗衰退、高寿命，有稳定摩擦系数的轿车用无铜高性能环保型摩擦材料及制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料，该摩擦材料由下列组份和重量份组成：酚醛树脂6-8份，芳纶2-4份，RB205混合物13-18份，钛酸钾15-20份，氢氧化钙5-8份，硫酸钡20-25份，人造石墨1-3份，腰果油摩擦粉3-5份，硫化锑3-5份，丁腈胶粉1-3份，云母3-5份，硅酸钙4-6份，氧化锆1-3份。
本发明优选的摩擦材料组份和重量份是：酚醛树脂7份，芳纶3份，RB205混合物15份，钛酸钾18份，氢氧化钙7份，硫酸钡22份，人造石墨2份，腰果油摩擦粉4份，硫化锑4份，丁腈胶粉2份，云母4份，硅酸钙5份，氧化锆2份；其中所述的芳纶为芳纶浆粕，所述钛酸钾为钛酸钾片晶，所述硅酸钙为水合硅酸钙。
一种如上所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
a)将各组份材料按配方比例进行称重，然后逐渐分批加入犁耙式混合机进行充分分散成均匀混合物；
b）将混合物装入轿车摩擦块专用模具中，在25-35MPa压力和140-180℃温度的条件下进行热压成型，热压持续时间不少于5分钟后；
c)将热压成型后的摩擦材料进行常规的热处理，待充分固化后进行尺寸外观加工成产品。
所述的步骤a）中，先将芳纶浆粕和RB205混合物加入犁耙式混合机进行混合，温度40-50℃，混合搅拌5分钟以上时间；然后在保持上述温度的条件下加入其余组份，搅拌20分钟以上得到混合物；
所述步骤b)中，将混合物装入轿车摩擦块专用模具中，在30MPa压力和160℃温度的条件下进行热压成型，热压持续时间8分钟。
本发明所述的摩擦材料为无铜高性能环保材料，符合欧盟立法ELV报废车辆指令、美国地方法规SB6557/SB346，以及即将出台的中国法规《汽车禁用物质》，禁用重金属能有效保护生态环境；同时试验表明，本发明具有优异高温特性和耐磨性，抗衰退、高寿命，稳定的摩擦系数。应用试验表明：轿车制动平稳、脚感舒适、无噪音、无震颤现象且对制动盘具有良好的匹配性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料，该摩擦材料由下列组份和重量份组成：酚醛树脂6-8份，芳纶2-4份，RB205混合物13-18份，钛酸钾15-20份，氢氧化钙5-8份，硫酸钡20-25份，人造石墨1-3份，腰果油摩擦粉3-5份，硫化锑3-5份，丁腈胶粉1-3份，云母3-5份，硅酸钙4-6份，氧化锆1-3份。
一种如上所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
a)将各组份材料按配方比例进行称重，然后逐渐分批加入犁耙式混合机进行充分分散成均匀混合物；
b）将混合物装入轿车摩擦块专用模具中，在25-35MPa压力和140-180℃温度的条件下进行热压成型，热压持续时间不少于5分钟后；
c)将热压成型后的摩擦材料进行常规的热处理，待充分固化后进行尺寸外观加工成产品。
本发明进一步的方案中，所述的步骤a）中，先将芳纶浆粕和RB205混合物加入犁耙式混合机进行混合，温度40-50℃，混合搅拌5分钟以上时间；然后在保持上述温度的条件下加入其余组份，搅拌20分钟以上得到混合物；
所述步骤b)中，将混合物装入轿车摩擦块专用模具中，在30MPa压力和160℃温度的条件下进行热压成型，热压持续时间8分钟。
实施例1：本发明所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料，该摩擦材料由下列组份和重量份组成：酚醛树脂7份，芳纶3份，RB205混合物15份，钛酸钾18份，氢氧化钙7份，硫酸钡22份，人造石墨2份，腰果油摩擦粉4份，硫化锑4份，丁腈胶粉2份，云母4份，硅酸钙5份，氧化锆2份；其中所述的芳纶为芳纶浆粕，所述钛酸钾为钛酸钾片晶，所述硅酸钙为水合硅酸钙。
一种如上所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
a) 先将芳纶浆粕和RB205混合物加入犁耙式混合机进行混合，温度45℃，混合搅拌8分钟；然后在保持上述温度的条件下加入其余组份，搅拌20分钟得到混合物；
b）将混合物装入轿车摩擦块专用模具中，在30MPa压力和160℃温度的条件下进行热压成型，热压持续时间8分钟；
c)将热压成型后的摩擦材料进行常规的热处理，待充分固化后进行尺寸外观加工成产品。
实施例2：本发明所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料，该摩擦材料由下列组份和重量份组成：酚醛树脂6份，芳纶2份，RB205混合物13份，钛酸钾15份，氢氧化钙5份，硫酸钡25份，人造石墨3份，腰果油摩擦粉5份，硫化锑5份，丁腈胶粉2份，云母3份，硅酸钙4份，氧化锆1份。
一种如上所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
a) 先将芳纶浆粕和RB205混合物加入犁耙式混合机进行混合，温度40℃，混合搅拌6分钟以上时间；然后在保持上述温度的条件下加入其余组份，搅拌25分钟以上得到混合物；
b）将混合物装入轿车摩擦块专用模具中，在25MPa压力和140℃温度的条件下进行热压成型，热压持续时间6分钟；
c)将热压成型后的摩擦材料进行常规的热处理，待充分固化后进行尺寸外观加工成产品。
实施例3：
本发明所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料，该摩擦材料由下列组份和重量份组成：酚醛树脂8份，芳纶4份，RB205混合物18份，钛酸钾20份，氢氧化钙8份，硫酸钡25份，人造石墨3份，腰果油摩擦粉5份，硫化锑5份，丁腈胶粉3份，云母4份，硅酸钙5份，氧化锆1份。
一种如上所述轿车用无铜高性能环保型摩擦材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
a) 先将芳纶浆粕和RB205混合物加入犁耙式混合机进行混合，温度50℃，混合搅拌10分钟以上时间；然后在保持上述温度的条件下加入其余组份，搅拌30分钟以上得到混合物；
b）将混合物装入轿车摩擦块专用模具中，在35MPa压力和180℃温度的条件下进行热压成型，热压持续时间不少于10分钟后，
c)将热压成型后的摩擦材料进行常规的热处理，待充分固化后进行尺寸外观加工成产品。
本发明在具体的实施例中，选用如下的原料：
一是，本发明所述的芳纶选用帝人公司1099牌号芳纶浆粕，它是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能。其强度为钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性为钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。无金属刹车片采用芳纶为主增强纤维，其具有良好的耐温性和抗剪切性能，制成的产品具有稳定的摩擦系数和较小的磨损率。
二是，本发明选用的RB205是一种新的高质量的工程矿物纤维，通过表面处理后具有较好的导热性能和与树脂的粘合性。使用在摩擦材料中具有较小的磨损和较好的耐高温性能。由于铜在NAO材料中主要起导热及转移膜作用，替代的材料必须要具有较好的导热性能，该材料通过表面处理后的高导热性能降低摩擦片工作表面温度，缓和摩擦面的工作工况，能较好的减少摩擦片的裂纹及烧片等问题。以上实施使用的RB205为荷兰Lapinus公司生产。
三是，本发明所述硅酸钙是一种水合硅酸钙，它是一种具有中空结构的矿物粉，其性能非常稳定，耐高温，在650℃到750℃之间失去部分结晶水，但其物理性能没有明显的变化，具有较高的PH值，耐腐蚀性好，吸水率等特点。在无铜NAO摩擦材料中使用能提高、稳定摩擦系数，减少热衰退，增加气孔率及增加压缩比，减少制动盘与摩擦片的锈蚀粘连。加入适当的水合硅酸钙产品还能改变有机纤维（比如芳纶和丙烯晴纤维）的静电属性，提高了其对混料的亲和力。以上实施使用的水合硅酸钙为荷兰Lapinus公司代理。
四是，本发明所述的钛酸钾为钛酸钾片晶，由于钛酸钾晶须针状结构，人吸入体内不能分解而禁止使用后新出来的一种摩擦材料用鳞片状钛酸盐。其具有对摩擦过程中能量的反射和能量的缓慢传递，致使刹车片工作时温度上升缓慢，保持摩擦系数的稳定性，减少磨损增加摩擦片的使用寿命。本实施中使用的钛酸钾片晶为日本大冢化学公司的钛酸钾片晶PM，其使用在摩擦片中能有芳纶等有机纤维互补增强作用，能减小摩擦材料的高温衰退，在制动过程中保持摩擦系数的稳定性，降低刹车盘和刹车片的磨损，由于其本身具有的高温吸音特性能有效地降低制动噪音；具有较高的PH值可以减少制动盘与摩擦片的锈蚀粘连。
五是，本发明所述的人造石墨具有完整的晶体结构和高气孔率，其导热性稳定，由于其层状结构具有较好的低温润滑性能，能减少磨损和降低制动噪音。以上实施选用的特密高到人造石墨含碳量为99%以上，气孔率为20%。
六是，本发明所述的硫化锑熔点较低，高温时分解后生成氧化锑，在还原剂存在时生成金属锑，能防止高温时材料的氧化燃烧。本实施中使用的黄石鑫溢的硫化锑含量92%以上的材料在摩擦材料中使用能保持摩擦系数的稳定性，提高材料的抗烧性能，降低有机粘结剂在高温时的分解速度，减少材料的高温磨损，起到了高温无机粘结剂和润滑摩擦调整剂的作用。
七是，本发明所述腰果壳油摩擦粉是由腰果壳油加工而成的，可改善刹车片中无机纤维的、粉料的界面结合状况，在高温时能分解，防止摩擦界面的温度进一步升高。本实施中使用的卡德莱黑色腰果壳油摩擦粉分解温度高，稳定摩擦系数，降低磨损，减少制动噪音的特性。