[發明專利]一種利用鑄造廢樹脂砂制備的高性能無銅樹脂基制動材料

有效

• 申請號: 202111193928.2
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113930045B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 鄭開魁;賴侹征;林有希
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08L97/02;C08L21/00;C08K3/04;C08K3/22;C08K3/30;F16D69/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 俞舟舟;蔡學俊

本發明公開了一種利用鑄造廢樹脂砂制備的高性能無銅樹脂基制動材料，由以下重量份數的原料制成：鑄造廢樹脂砂5~20份、竹纖維5~10份、酚醛樹脂10~25份、橡膠粉3~10份、石墨3~5份、氧化鋁15~25份、硫酸鋇15~40份。本發明利用鑄造廢樹脂砂制備樹脂基無銅制動材料，不僅可實現廢樹脂砂的高效再利用，同時還實現了制動材料的無銅化，這對我國鑄造和制動材料產業的綠色可持續發展具有重要的意義，具有良好的應用前景和工程應用價值。

技術領域

本發明涉及制動材料領域，特別涉及一種利用鑄造廢樹脂砂制備的高性能無銅制動材料。

背景技術

我國是全球第一大鑄件生產國，其中使用硅砂的黑色鑄造仍是最主要的方面。按鑄造生產用砂與鑄件1:1計算，全國鑄造廢舊砂每年可達5000萬噸左右，資源消耗和環境污染均十分讓人擔憂。其中，性狀改變不大的部分散砂可直接回用，而發生固化、結塊等物化性質改變較大的部分則有必要經過砂再生工序，才能回用。但對樹脂砂等新興鑄造工藝，由于化學黏結劑的加入，廢樹脂砂很難直接回用，通常必須進行砂再生，否則只能全部丟棄。已有相關專利提供樹脂舊砂相關再生方法，如授權公告號為CN107262668B、CN110681821B等。鑄造廢樹脂砂再生就是采用各種物理化學手段去除廢樹脂砂顆粒表面附著的惰性膜，使廢樹脂砂的各種工藝性能得到恢復的一種廢樹脂砂處理工藝。但傳統的廢樹脂砂再生裝置工藝復雜，成本較高，采用化學手段也存在二次污染的風險。如何將鑄造廢樹脂砂合理處置與有效再利用是鑄造行業的一大難題。

制動材料作為各種交通運載工具制動系統的關鍵組成部分，其安全和可靠性直接關系到人們的生命財產安全。樹脂基制動材料具有生產工藝簡單、成本低、性能調節容易等特點，是目前應用最為廣泛的汽車制動材料。然而，近年來人們研究發現大氣中的含銅納米顆粒高達70%是由含銅摩擦材料制動過程產生的磨屑導致的，粒徑小于10 μm的含銅顆粒物可以被人體吸入，從而引發疾病；制動產生的含銅磨屑是公路主要水徑流中銅的來源之一，銅因其神經行為毒性可導致水生生物快速死亡。美國華盛頓州率先通過法案要求2021年制動材料中的銅含量低于5 wt%，2023年低于0.5 wt%，世界各國已逐步開始限制銅在制動材料中的使用。而銅具有優良的導熱性能，對樹脂基制動材料的高溫摩擦學性能起著至關重要的作用。盡管許多研究者在無銅樹脂基制動材料的研發上做了大量工作，但所得的無銅制動材料高溫摩擦學性能均不及含銅制品。因此，開發高性能無銅制動材料是目前各國制動材料制造商面臨的重大挑戰。

本發明利用鑄造廢樹脂砂制備樹脂基無銅制動材料，不僅可實現廢樹脂砂的有效再利用，將其變廢為寶，還能實現制動材料的無銅化，這對我國鑄造和制動材料產業的綠色可持續發展具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的就在于利用鑄造廢樹脂砂制備高性能樹脂基無銅制動材料，實現廢樹脂砂高效再利用的同時，獲得高性能樹脂基無銅制動材料。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種由鑄造廢樹脂砂制備的高性能無銅制動材料，包括以下原料：鑄造廢樹脂砂、竹纖維、酚醛樹脂、橡膠粉、石墨、氧化鋁、硫酸鋇。

進一步，其中，以重量份數計，各原料的用量為：鑄造廢樹脂砂5~20份、竹纖維5~10份、酚醛樹脂10~25份、橡膠粉3~10份、石墨3~5份、氧化鋁15~25份、硫酸鋇15~40份。

進一步的，所述鑄造廢樹脂砂是將經800℃以上高溫鑄造后的塊狀廢棄樹脂砂進行破碎，廢砂顆粒目數為60~200目。

進一步的，所述竹纖維為天然竹纖維，長度小于20mm。

本發明的第二方面，所提供的高性能無銅樹脂基制動材料中不含銅和其它金屬組分。

本發明的第三方面，所提供的高性能無銅樹脂基制動材料具有如下性能：

1）摩擦系數為0.45~0.65；