[發明專利]一種濕式紙基摩擦材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010290016.2
• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN102002883A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 周雪松;楊靜儀
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D21H13/02
• 分類號: D21H13/02;D21H15/02;D21H17/63;C09K3/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于高分子復合材料領域，具體涉及一種在油中工作的摩擦材料一濕式紙基摩擦材料及其制備方法。該種摩擦材料可廣泛應用于工程機械、農業機械、礦山機械、重載車輛、小汽車、摩托車和船舶等機械的離合和制動裝置中。

背景技術

濕式紙基摩擦材料一般由纖維、粘結劑、摩擦性能調節劑、填料等組分所構成，采用造紙的方式生產原紙，之后經過浸漬樹脂、熱壓固化而成，因其在油中工作，故而被稱為濕式紙基材料。紙基摩擦材料的成本低、動摩擦系數穩定、動、靜摩擦系數比可調、貼合性能平穩、磨損率低、使用壽命長和噪音小并具有保護對偶材料等優點，已經發展成為一種重要的摩擦材料，被廣泛應用于汽車、摩托車、拖拉機、建筑礦山機械、鍛壓機械等各類車輛與工程機械的離合、自動變速器和制動裝置中。

國外紙基摩擦材料發展較好，其產品(如日本FCC公司生產的多種規格的濕式紙基摩擦材料)占據著國內濕式紙基摩擦材料絕大部分市場。國內機動車行業使用的濕式紙基摩擦材料幾乎全部依賴進口，國內僅有少數企業采用手工制作生產摩托車用濕式紙基摩擦材料，工藝水平落后，產品質量和規模無法和國外產品相比。因此，針對摩擦材料研究與發展所面臨的嚴峻形勢，研制開發一種綜合性能良好、性能價格比適宜、無危害及可進行工業化大生產的濕式紙基摩擦材料已成為我國摩擦材料行業的當務之急。

2002年，中國專利ZL?99114959.9中就首次在國內公開了一種紙基摩擦材料及其制造方法。該專利中采用了35％-56％的竹纖維或/木纖維、硅藻土或/二氧化硅7％-14％、石墨粉6％-30％、改性酚醛樹脂15％-30％作為制造組分，經濕式球磨、抄造、沖裁、浸漬以及熱定形等工藝制造紙基摩擦材料。但鑒于其選用的纖維組分主要為天然植物纖維，且纖維長度較短(1.0mm-2.5mm)，因此，制成的紙基摩擦材料的力學性能和耐熱性能不夠理想。此后，為進一步提高紙基摩擦材料的力學性能與耐熱性，相繼出現了添加碳纖維、芳綸纖維等高性能纖維的紙基摩擦材料，如中國專利ZL?03135592.7中就采用了40％-60％的竹纖維和Kevlar纖維、硅藻土和二氧化硅摩擦劑5％-10％、滑石粉、云母粉或石墨粉等摩擦性能調節劑4％-20％、腰果殼油改性酚醛樹脂成形劑15％-35％作為主要成分，按比例混合后經疏解、碎漿得到漿料，然后經抄造、沖裁、浸漬、熱固化以及與芯板貼合和后固化得到成品；此外，如中國專利ZL03114475.6公布了一種碳纖維增強紙基摩擦材料的制備方法。該專利中采用5％-35％碳纖維、2％-15％Kevlar纖維、作為摩擦材料原紙的增強劑的改性酚醛樹脂為25％-55％，其余為摩擦調整劑和填料，如二硫化鉬、三氧化二鋁、石墨粉、高嶺土以及重晶石等。將上述各組分按比例加入水中，在漿池中混合均勻，然后經過濾、脫水成形。成形后的原紙經干燥后沖壓成外圓連接的摩擦環片。邊角料可返回打漿池進行再分散回用，摩擦環片浸漬樹脂、干燥以及熱固化后得到成品；2008年的專利申請200810027188.3公開了一種無石棉紙基摩擦材料原紙的配方：植物纖維紙漿33％-40％，芳綸纖維3％-7％，玻璃纖維10％-17％。瓷土9％-15％，氧化鋁12％-15％，石墨8％-10％，酚醛樹脂11％-16％。上述專利中由于選用了碳纖維、芳綸纖維等高性能纖維，一方面導致原料成本偏高。另一方面，由于這類高性能纖維表面呈現較強的化學惰性，因此，在漿料體系中不易分散，極易導致成紙勻度差；并且原紙經浸漬樹脂后，其與增強樹脂之間的界面結合強度較低，致使其在使用過程中易出現力學性能急劇下降的情況。此外，公開或公布的這些專利大多僅僅局限于實驗室規模的制造或手工制備，沒有針對工業化大生產設備進行工藝流程和配方設計，因而很難實現紙基摩擦材料的工業化生產。

中國專利200610104663.3公開了一種紙基摩擦片生產線，專利中采用高效乳化機、低速攪拌釜、紙基成形器、往復式烘道、沖床、自動噴膠機、硫化劑、鋼背膠機等設備以期解決浸漬后的紙基摩擦材料干燥問題，但對于原紙成形過程中出現的纖維絮聚、紙頁成形勻度無法保證等問題卻未提出相應的解決方案。