博尔硅酸盐纤维在摩擦材料中的应用
巩振华 陈维明
（山东凯利摩擦材料有限公司，山东沂南 276300）
摘要：本文阐述了博尔硅酸盐纤维的物理和化学组成，主要介绍了它在无石棉有机配方（NAO）摩擦材料中的良好使用效果。
关键词：博尔硅酸盐纤维 摩擦材料 无石棉 应用
Abstract: This article elaborates and introduces the Physical & Chemical Compose of Boer Silicate Fibre,which performing a good effect on non-abestos organic formulation in friction material industry.
Keywords: Boer Silicate Fibre, Friction Materials, Non-Asbestos, Application
前言
随着汽车工业的迅速发展，对摩擦材料的各项性能提出了更高的要求。就环保问题，由于石棉危害的提出和法规中的禁用，促使各种形式的石棉替代纤维不断涌现，如钢纤维、玻璃纤维、海泡石纤维、矿棉、芳纶纤维、陶瓷纤维、碳纤维等材料。
然而这些摩擦材料所使用的纤维，都不同程度地存在着一些不可克服的缺点，如有些纤维硬度较高，易产生噪音，对摩擦对偶产生较重的磨损；有些纤维与人体接触后，对皮肤产生较大的刺激；也有的纤维混制困难，易结团；另外有一些纤维其制品性能虽好，但价格昂贵，成本太高。经过大量的研究试验，终于找到一种价格适中性能良好的纤维，它就是硅酸盐纤维。
使用无石棉增强纤维做NAO配方摩擦材料已经成为摩擦材料技术发展的不可逆转的潮流。现在NAO配方摩擦材料已经占据了北美主机市场的60%以上，售后市场也有了一定的需求，所以说开发NAO配方是我国摩擦材料的发展方向。
一 硅酸盐纤维的概述
硅酸盐纤维是由清远市博尔纤维有限公司研发和生产的，有适用于各类中小型轿车和大型载重车辆的绿色硅酸盐纤维BE-A系列、白色硅酸盐纤维BE-B系列；还有适用于密封材料的BE-C系列硅酸盐纤维。
硅酸盐纤维是一种高纯净纤维，它的渣球含量非常低，在质量要求高，并要求低噪音、低磨损（摩擦材料与盘/鼓）的摩擦材料中，这一点是很重要的。
硅酸盐纤维耐温高，最高耐温在1000℃，具有良好的热稳定性，可减少摩擦片的热衰退现象；佷低的热传导率可防止急刹车时出现的超高温对制动管和刹车油的影响。
硅酸盐纤维比重小，比表面积大；表面吸附性强；纤维强度高，其增强效果可满足盘式刹车片和鼓式刹车片的基本要求。
硅酸盐纤维全面通过放射性测试，绝无石棉成分，完全符合绿色环保要求。
硅酸盐纤维的参数如下表：
|
参数 |
BE-A01 |
BE-B01 |
BE-FG035 |
BE-FB035 |
|
渣球含量（wt%） |
0.2 |
0.2 |
0.6 |
1.0 |
|
纤维平均直径 (μm) |
4-6 |
4-6 |
4-6 |
4-6 |
|
纤维平均长度 (mm) |
2-3 |
3-5 |
2-3 |
3-5 |
|
长期使用温度 （℃） |
600-800 |
800-1000 |
600-800 |
800-1000 |
|
熔点（℃） |
>1000 |
>1600 |
>1000 |
>1600 |
|
密度 (g/cm3) |
2.12 |
2.3 |
2.12 |
2.27 |
|
非纤维材料(%)
（＞125μm） |
≤2 |
≤2 |
<3 |
<5 |
|
水分 (%) |
<2 |
<2 |
<2 |
<2 |
|
颜色 |
绿/灰 |
白色 |
绿/灰 |
白色 |
|
丙酮抽提 (wt%) |
0.6 |
0.6 |
0.6 |
0.6 |
|
比表面积 (dm2/g) |
47.46 |
49.14 |
47.42 |
48.35 |
|
化 学 成 分
(wt%) |
SiO2 |
53.14 |
53.07 |
53.68 |
51.86 |
|
Al2O3 |
18.63 |
33.64 |
18.56 |
26.09 |
|
Fe2O3 |
8.77 |
1.74 |
8.37 |
0.98 |
|
TiO2 |
1.16 |
0.87 |
1.23 |
1.18 |
|
K2O |
1.22 |
1.78 |
1.45 |
2.60 |
|
Na2O |
2.06 |
0.43 |
2.34 |
0.34 |
|
CaO |
8.86 |
6.57 |
8.48 |
13.1 |
|
MgO |
6.05 |
0.68 |
5.87 |
1.03 |
二 实验与应用
⒈使用白色硅酸盐纤维BE-B系列作为增强纤维，制成载重汽车鼓式刹车片，配方如表1所示：
表1
|
材料 |
配比（%） |
|
白色硅酸盐纤维 |
20-35 |
|
其它纤维 |
3-10 |
|
酚醛树脂 |
9-20 |
|
填料 |
30-50 |
|
摩擦性能调节剂 |
15-30 |
⑴ 按GB5763-1998标准，在D-MS定速摩擦试验机试验结果如表2所示：
表2
|
温度（℃） |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
|
摩擦系数 |
→ |
0.42 |
0.44 |
0.45 |
0.43 |
0.40 |
0.39 |
|
← |
0.39 |
0.43 |
0.44 |
0.41 |
0.39 |
|
|
磨损率10-7cm3/N·m |
0.13 |
0.17 |
0.16 |
0.18 |
0.18 |
0.21 |
|
|
⑵ 物理性能测试结果如表3所示：
表3
|
项目 |
数据 |
|
硬度 （HRM） |
54 |
|
抗冲击强度（dj/cm2） |
4.1 |
|
弯曲强度 （N/mm2） |
51.46 |
|
密度 （g/cm3） |
2.15 |
|
|
⒉．使用绿色硅酸盐纤维BE-A系列作为增强纤维，制成盘式刹车片，配方如表4所示：
表4
|
材料 |
配比（%） |
|
绿色硅酸盐纤维 |
10-25 |
|
其它纤维 |
5-13 |
|
酚醛树脂 |
10-15 |
|
填料 |
30-50 |
|
摩擦性能调节剂 |
15-30 |
⑴按GB5763-1998标准，在D-MS定速摩擦试验机上试验结果如表5所示：
表五:
|
温度（℃） |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
|
摩擦系数 |
→ |
0.36 |
0.38 |
0.39 |
0.38 |
0.37 |
0.35 |
|
← |
0.39 |
0.37 |
0.38 |
0.39 |
0.36 |
|
|
磨损率10-7cm3/N·m |
0.13 |
0.17 |
0.16 |
0.15 |
0.16 |
0.19 |
⑵按SAE J661 标准Chase试验机测试结果和图像如下所示：
⑶其它性能数据:
①洛氏硬度: 52 HRM
②剪切强度: 0.49KN/CM2
③密度： 2.12g/cm3
⒊经过多次试验及车辆上实际使用，用博尔硅酸盐纤维制成的NAO型摩擦材料其特点是：
⑴摩擦系数适宜而稳定
高温热衰退轻，涉水﹑涉油后摩擦系数恢复性强。
⑵ 无噪音
很好的消除了制动噪音，解决了半金属配方制品材质硬度高，易产生噪音的问题。
⑶耐磨
良好的耐磨性，表明产品使用寿命长，也是衡量摩擦材料耐用程度的重要技术经济指标，与半金属配方相比，使用寿命可以提高1.5倍以上。
⑷无落灰，对偶面磨损小，不腐蚀轮毂
以往的半金属摩擦材料虽具有良好的摩擦﹑磨损性能，但其在使用过程中产生的灰尘，容易吸附于轮毂上，难以清洗并造成对偶腐蚀。用硅酸盐纤维制成的NAO型摩擦材料很好的解决了这些问题。
⑸具有良好的机械强度和物理性能
硅酸盐纤维具有的强度﹑韧性等特点，从而使制品在恶劣的刹车条件下也能具有非常好的强度特性。
⑹有良好的性能价格比和市场竞争力
硅酸盐纤维比表面积大﹑吸附性强﹑具有很好的填料保持能力，在摩擦材料中有极佳的纤维分布性，在单位体积上大大的节省了成本。
⑺制动舒适﹑环保
良好的制动性能及理化机械性能等特点，使刹车时脚感舒适；全面通过放射性测试，绝无石棉成分，完全符合日益提高的环保要求。
三 结论
用博尔硅酸盐纤维制成的NAO配方摩擦材料，有很好的使用效果，得到客户的认可，并可替代昂贵的进口矿物纤维和有机纤维等，有很好的发展前景。
摘录于博尔报刊之展会特刊 |
