摩擦材料組合物和摩擦材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種摩擦材料組合物和摩擦材料。更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種能夠在 摩擦材料寒冷環(huán)境放置之后減少嘯叫（制動(dòng)噪音)的摩擦材料組合物，W及從該摩擦材料組 合物獲得的摩擦材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)，諸如制動(dòng)器的摩擦材料通過(guò)使用纖維基材、摩擦改良劑和粘合劑，將其 滲混，并且進(jìn)行包括諸如預(yù)成形、熱成形和精整的步驟的制造過(guò)程來(lái)制造。在諸如制動(dòng)器的 摩擦材料中，使用了：纖維基材，例如有機(jī)纖維諸如芳絕纖維、無(wú)機(jī)纖維諸如玻璃纖維或者 金屬纖維諸如銅纖維;有機(jī)摩擦改良劑諸如橡膠粉塵和腰果粉塵;無(wú)機(jī)摩擦改良劑諸如碳 酸巧、硫酸領(lǐng)、金屬顆粒、陶瓷顆粒和石墨；W及粘合劑諸如酪醒樹(shù)脂。
[0003] 形成摩擦材料骨架的纖維基材補(bǔ)充摩擦材料的強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性，并且在用 作纖維基材的金屬纖維中，由于銅纖維柔軟并且高度可延展，帶來(lái)了優(yōu)秀的成形性，因此通 常使用銅纖維。由于其高熱導(dǎo)性，銅纖維具有擴(kuò)散摩擦制動(dòng)期間在摩擦表面上生成的熱量 的功能，由此增強(qiáng)耐衰減性。銅纖維有時(shí)W粉末形式使用，即作為銅粉。
[0004] 衰減現(xiàn)象是在摩擦材料暴露于高溫高負(fù)載下時(shí)摩擦材料中包含的有機(jī)物質(zhì)分解 生成的分解氣體導(dǎo)致的，并且當(dāng)向摩擦材料中加入具有高熱導(dǎo)率的銅時(shí)，提高了摩擦材料 自身的熱福射性質(zhì)，從而能夠抑制分解氣體的生成。
[0005] 迄今為止，已經(jīng)爭(zhēng)論過(guò)摩擦材料是否能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)確保制動(dòng)性質(zhì)和增強(qiáng)抗嘯叫性 能或耐衰減性兩者。為了提高抗嘯叫性能，例如，專利文獻(xiàn)1描述了一種技術(shù)，對(duì)于盤(pán)式制動(dòng) 器墊，使用其中滲混有諸如聚四氣乙締(PTFE)、聚全氣乙丙締(FEP)和聚偏二氣乙締(PVDF) 的氣系聚合物的摩擦材料。除此之外，專利文獻(xiàn)2和3分別描述了包含活性氧化侶作為無(wú)機(jī) 摩擦改良劑和氣系聚合物作為有機(jī)摩擦改良劑的摩擦材料組合物，W及使用該摩擦材料組 合物的摩擦材料。
[0006] 制動(dòng)噪音在各種條件下產(chǎn)生，但是特別是在摩擦材料在低溫高濕條件下放置之 后，在W低減速度進(jìn)行低速制動(dòng)時(shí)，摩擦材料發(fā)生嘯叫。例如，當(dāng)早晨啟動(dòng)停放過(guò)夜的汽車 并且進(jìn)行首次制動(dòng)時(shí)，容易發(fā)生嘯叫。
[0007] 關(guān)于減小運(yùn)種摩擦材料放置于低溫高濕條件下之后的噪音的技術(shù)，專利文獻(xiàn)4描 述了一種技術(shù)，在摩擦材料組合物中滲混纖維直徑為化m~30WI1并且纖維長(zhǎng)度為0.5mm~ 80mm的纖維狀氣系聚合物纖維，從而獲得低溫情況和高溫情況之間制動(dòng)輸出的變化小、并 且減小低溫時(shí)產(chǎn)生的噪音的摩擦材料。
[000引另一方面，在摩擦材料包含諸如銅的重金屬的情況下，重金屬由于制動(dòng)作為磨損 碎屑釋放到空氣中，所W指出其對(duì)自然環(huán)境的影響。由于運(yùn)種擔(dān)憂，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了不包含諸如 銅的重金屬的摩擦材料，并且近年來(lái)國(guó)際上加速了去除重金屬的行動(dòng)。關(guān)于其中實(shí)質(zhì)上去 除了銅的摩擦材料，例如，專利文獻(xiàn)5描述了一種非石棉摩擦材料，其既不包含重金屬由不 包含重金屬化合物，并且W合計(jì)5體積％~25體積％的量包含石墨和焦炭。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0010]專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)l:JP-T-2004-501271(本文中使用的術(shù)語(yǔ)"肝-T"意指PCT專利申請(qǐng)的公 開(kāi)的日文翻譯）
[0012] 專利文獻(xiàn) 2:肝-A-2011-17016
[0013] 專利文獻(xiàn)3:WO 2004/001162
[0014] 專利文獻(xiàn) 4:肝-A-冊(cè)8-326805
[0015] 專利文獻(xiàn) 5:肝-A-2008-179806
[0016] 發(fā)明概述
[0017]本發(fā)明待解決的問(wèn)題
[0018] 在運(yùn)種不包含銅的無(wú)銅摩擦材料中，為了解決摩擦材料在低溫下放置之后的嘯叫 問(wèn)題，即使如專利文獻(xiàn)4使用氣系聚合物纖維時(shí)，也不能提供銅的可展性和可延性帶來(lái)的潤(rùn) 滑功能，因此，如果摩擦材料在放置在寒冷環(huán)境之后吸收水分，則摩擦系數(shù)增加，并且容易 發(fā)生嘯叫。此外，由于不包含銅，熱導(dǎo)率下降，并且摩擦材料的成形性降低。成形性的降低會(huì) 引起摩擦材料強(qiáng)度的下降，W及使用期間磨損量的不利變化。另外，由于氣樹(shù)脂纖維與酪醒 樹(shù)脂的潤(rùn)濕性差，對(duì)于摩擦材料的成形性，其量的增加是不利的。
[0019] 因此，關(guān)于既不包含銅也不包含含銅金屬的摩擦材料組合物和使用該組合物的摩 擦材料，本發(fā)明待解決的問(wèn)題是提供一種摩擦材料，其抑制在寒冷環(huán)境下放置之后摩擦系 數(shù)的增加，并且不僅增強(qiáng)了耐磨性，還提高了耐噪音性和制動(dòng)輸出，適合于更寬范圍的車輛 類型。
[0020] 解決問(wèn)題的手段
[0021 ]本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)進(jìn)行了大量研究，作為結(jié)果發(fā)現(xiàn)，關(guān)于無(wú)銅摩擦材料， 當(dāng)摩擦材料組合物中包含氣系聚合物顆粒時(shí)，由于摩擦材料組合物中氣系聚合物顆粒提高 的分散性，能夠獲得具有良好的熱成形性的摩擦材料，所獲得的摩擦材料提供了穩(wěn)定的摩 擦系數(shù)和耐磨性，并且能夠減少在寒冷環(huán)境放置之后的嘯叫?；诖税l(fā)現(xiàn)，完成本發(fā)明。摩 擦材料在寒冷環(huán)境放置之后的嘯叫的產(chǎn)生是由于空氣中的水侵入摩擦材料的孔中導(dǎo)致的。 認(rèn)為的是，當(dāng)滲混了氣系聚合物粉末之后，該粉末的拒水功能產(chǎn)生了防止水被吸收至摩擦 材料的孔中的效果。此外，與氣系纖維的情況相比，氣系聚合物粉末容易在摩擦材料中均勻 分散，并且因此即使其少量使用也能獲得預(yù)期的效果。另外，氣系聚合物粉末的使用量比氣 樹(shù)脂纖維的情況小，所W還能夠確保成形性。
[0022] 旨P，本發(fā)明能夠通過(guò)下列（1)~(5)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0023] (1)-種摩擦材料組合物，包含纖維基材、粘合劑和摩擦改良劑，其中，摩擦材料組 合物中的銅含量為0.5質(zhì)量％ ^下，并且摩擦材料組合物包含氣系聚合物顆粒。
[0024] (2)根據(jù)(1)的摩擦材料組合物，其中，氣系聚合物顆粒為聚四氣乙締顆粒。
[0025] (3)根據(jù)（1)或（2)的摩擦材料組合物，其中，氣系聚合物顆粒的含量為0.2質(zhì)量％ ~3.5質(zhì)量％。
[0026] (4)-種摩擦材料，通過(guò)對(duì)根據(jù)（1)~（3)的任一項(xiàng)所述的摩擦材料組合物進(jìn)行成 型而形成。
[0027] (5)-種摩擦材料的制造方法，包括在50M化~7 OM化的熱成形表面壓力下、在140 °C~170°C下熱成形摩擦材料組合物3分鐘~10分鐘，其中，摩擦材料組合物包含纖維基材、 粘合劑和摩擦改良劑，并且還包含氣系聚合物顆粒，并且摩擦材料組合物中的銅含量為0.5 質(zhì)量下。
[0028] 本發(fā)明的有利效果
[0029] 由本發(fā)明的摩擦材料組合物形成的摩擦材料當(dāng)用作諸如車輛用盤(pán)式制動(dòng)器墊或 制動(dòng)襯片的摩擦材料時(shí)，因?yàn)樵谥苿?dòng)期間產(chǎn)生的磨損碎屑中實(shí)質(zhì)上不存在銅，所W對(duì)環(huán)境 造成的負(fù)荷小，表現(xiàn)出穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、耐噪音性和耐磨性，并且能夠?qū)⒃谀Σ敛牧显诤?環(huán)境中放置之后摩擦材料的嘯叫特性保持在與含銅摩擦材料相同的水平。除此之外，通過(guò) 使用本發(fā)明的摩擦材料組合物，能夠提供具有上述性質(zhì)的摩擦材料。
【具體實(shí)施方式】
[0030] W下詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是下列實(shí)施例僅為示意性的，并且本發(fā) 明不局限下列實(shí)施例。
[0031] 在本發(fā)明中，"無(wú)銅"意指摩擦材料中實(shí)質(zhì)上不包含銅組分，并且具體表示銅組分 的含量基于摩擦材料組合物的總量為0.5質(zhì)量％ W下。
[0032] 在本說(shuō)明書(shū)中，"質(zhì)量"意指"重量"。
[0033] 本發(fā)明的摩擦材料組合物包含纖維基材、粘合劑和摩擦改良劑，其中摩擦材料組 合物中的銅含量為0.5質(zhì)量％ ^下，并且摩擦材料組合物包含氣系聚合物顆粒。
[0034] 纖維基材用于強(qiáng)化所制造的摩擦材料，并且關(guān)于纖維基材，舉例來(lái)說(shuō)，使用耐熱有 機(jī)纖維、無(wú)機(jī)纖維或金屬纖維。耐熱有機(jī)纖維的實(shí)例包括芳香族聚酷胺纖維(芳絕纖維）和 耐火型丙締酸纖維;無(wú)機(jī)纖維的實(shí)例包括鐵酸鐘纖維和陶瓷纖維(優(yōu)選使用生物可溶性纖 維）、玻璃纖維、碳纖維和巖棉等；W及金屬纖維的實(shí)例包括鋼纖維。運(yùn)些可W單獨(dú)使用或者 組合使用其中兩種W上。為了確保足夠的機(jī)械強(qiáng)度，基于摩擦材料組合物的總量，纖維基材 的含量?jī)?yōu)選為1質(zhì)量％~15質(zhì)量％，更優(yōu)選為2質(zhì)量％~10質(zhì)量％。
[0035] 粘合劑由熱固性樹(shù)脂組成，并且熱固性樹(shù)脂的實(shí)例包括酪醒樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、通過(guò) 用腰果油、娃酬油、各種彈性體等改性運(yùn)種熱固性樹(shù)脂獲得的樹(shù)脂、W及通過(guò)在上述熱固性 樹(shù)脂中分散各種彈性體、氣系聚合物等獲得的樹(shù)脂。運(yùn)些可W單獨(dú)使用或者組合使用其中 兩種W上。為了確保足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，基于摩擦材料組合物的總量，粘合劑的含量 優(yōu)選為7質(zhì)量％~12質(zhì)量％，更優(yōu)選為8質(zhì)量％~11質(zhì)量％。
[0036] 本發(fā)明中使用的氣系聚合物用作摩擦改良劑，并且可W是四氣乙締(TFE)的均聚 物，或者可W是與除TFE之外的可共聚單體的共聚物，可共聚單體諸如具有締不飽和基團(tuán)的 含氣單體?？蒞恰當(dāng)?shù)氖褂靡恍┓肿恿繛閿?shù)百萬(wàn)的氣系聚合物，W及諸如粒狀、板狀或無(wú)定 形狀的任意形式的聚合物，但是通常W粉末形式使用氣系聚合物。
[0037] 因此，本發(fā)明中使用的氣系聚合物不僅包括WE的均聚物(PTFE)，而且還包括通過(guò) W不損害烙體流動(dòng)性的少量共聚其他單體來(lái)改性的改性聚四氣乙締。
[0038] 具有締不飽和基團(tuán)的含氣單體的實(shí)例包括六氣丙締、全氣-1-下締、全氣-1-己締、 全氣-1-壬締、全氣（甲基乙締基酸）、全氣（乙基乙締基酸）、全氣(丙基乙締基酸）、全氣(庚 基乙締基酸）、（全氣甲基）乙締、（全氣下基）乙締和氯=氣乙締。其中，優(yōu)選的是六氣丙締、 全氣(正丙基乙締基酸)和(全氣正下基）乙締。運(yùn)些含氣單體可W單獨(dú)使用或者組合使用其 中兩種W上?？晒簿蹎误w的量通常優(yōu)選為Imo I % W下，更優(yōu)選為0.5mo I % W下。
[0039] 在本發(fā)明使用的氣系聚合物中，優(yōu)選的是聚四氣乙締(PTFE，烙點(diǎn):327°C)。
[0040] 本發(fā)明使用的氣系聚合物顆粒通常能夠通過(guò)懸浮聚合來(lái)制造。懸浮聚合能夠通過(guò) 單獨(dú)使用TFE或者使用TFE和可共聚單體，在包含分散劑和聚合起始劑的水性介質(zhì)中進(jìn)行。 聚合溫度通常為50°C~120°C，優(yōu)選為60°C~100°C。聚合壓力可W恰當(dāng)?shù)剡x擇。
[0041] 本發(fā)明使用的氣系聚合物顆粒通過(guò)粉碎懸浮聚合獲得的平均粒徑為幾毫米的顆 粒而獲得。具體地，當(dāng)對(duì)平