提要：用多種特種纖維代替石棉，研制無石棉摩擦材料。對于摩擦材料的安全性，舒適性和耐磨性，有著十分重要的作用，本文作者通過對加入膠原纖維的剎車片摩擦性能的研究,，取得了良好的結(jié)果。

1：概況：

由于石棉的危害眾所周知，近二十年來，尋找石棉代用品為世人關(guān)注，特別在汽車摩擦材料中，隨著汽車工業(yè)和城市化的迅速發(fā)展，石棉粉塵對環(huán)境的污染令人擔(dān)憂。由于作為石棉代用品的一些主體纖維，例如，鋼纖維，玻璃纖維，硅酸鋁纖維,巖石棉硅灰石纖維等，都有一些不可克服的缺陷，需要一些其他纖維或材料來彌補。華東特種纖維制造有限公司多年來為開發(fā)特種纖維代替石棉，開發(fā)了目前歐美等發(fā)達國家比較通用的多種纖維。如碳纖維予氧絲，纖維素纖維，巖石棉，膠原纖維等用于摩擦材料。代替了進口。取得了良好的社會效益。本文對膠原纖維用于無石棉摩擦材料進行了探討，膠原纖維也是一種特種纖維, 膠原蛋白是形成膠原原纖維的基本單位?由大分子鏈并列形成膠原基本結(jié)構(gòu)單元的原膠原分子?,?由三條肽鏈相互纏繞成螺旋結(jié)構(gòu),膠原蛋白除具有蛋白質(zhì)的一般性質(zhì)外?還有許多特有的性質(zhì)?這是由其特殊的組成和結(jié)構(gòu)所決定鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，而膠原蛋白膠原肽鏈間存在離子鍵!氫鍵!范德華力及非極性基團產(chǎn)生的疏水鍵等作用力，同時?膠原分子內(nèi)和分子間還存在醇醛縮合交聯(lián)!醛氨縮合交聯(lián)和醛醇組氨酸的交聯(lián)，使得膠原的多條肽鏈牢固地連接起來?具有很高的抗張強度 膠原分子間按四分之一錯列方式超分子聚集形成穩(wěn)定的韌性很強的原纖維?原纖維進一步聚集形成膠原纖維此外?分子內(nèi)及分子間的共價交聯(lián)賦予膠原較高的物理化學(xué)穩(wěn)定性和很多實用的特性?如高拉伸強度生物降解性能!生物相容性,低抗原性,低刺激性.特別好的韌性和抗沖擊性.

2：試驗的基本配方：

含有4%膠原纖維制造的盤式剎車片，其基本配方如下：

3：試驗方法和試驗結(jié)果：

除按照國家標準GB 5763 –2008進行摩擦磨損試驗外按照SAE J661進行摩擦性能測試，另外按照ECE R90 臺架試驗方法進行試驗,試驗程序見表1

樣品的GB5763-2008 和SAE J661 的試驗結(jié)果果見圖2，圖3

表1?R90臺架試驗程序
ECE-R90試驗過程及試驗方法(Test Procedure)

Section	# Of Stops	Initial-Release Speed ( km/h )	Control	IBT(℃)	Cycle Time(s)
001	測量剎車片厚度重量
0002：	Burnish 磨合	32	80-3	0.3g Pedal force=70N	<100	——
0003：	32	120-60	0.3gPedal force=70N	<200	——
0004：	3	80-3	0.3gPedal force=70N	<100	——
0005：	Cold performance test冷特性	2	80-3	P=2、2.7、4.0、6.0、8.0、10.0 、12.0 MPa	<100	——
0006：	Speed sensitivity test速度特性	3	80-3	P=P1(while deceleration=-5m/s2)	<100	——
0007：	3	120-3	P=P1	<100	——
0008：	3	160-3	P=P1	<100	——
0009：	FADE TEST熱衰退	15	120-60	0.3gPedal force=70N	開始小于100度	45秒
10：	熱摩擦特性	1	80-3	0.45g	衰退結(jié)束后30秒
11：	磨合	20	120-60	0.3gPedal force=70N	<200
12：	磨合基準	3	80-3	0.3gPedal force=70N	<100	——
13：	冷特性試驗	2	80-3	P=2、2.7、4.0、6.0、8.0、10.0 、12.0 MPa	<100	——
14：	速度特性	3	80-3	P=P1(while deceleration=-5m/s2)	<100	——
15：	速度特性	3	120-3	P=P1	<100	——
16：	速度特性	3	160-3	P=P1	<100	——
17：	最后測量

小樣物理性能如下剪切強度4.49Mpa洛氏硬度45密度2.3, SAE 摩擦編碼G G

4：試驗結(jié)果討論：

1. 從試驗結(jié)果看,試驗樣品的摩擦系數(shù)屬于中高,磨損率中等,制動效能比較好,速度穩(wěn)定性比較好,特別是高速特性。R90的臺架試驗結(jié)果（見圖4）充分說明了這一點，在其他臺架試驗程序，如QCT564-2008測試也得到類似的結(jié)果。
2. 膠原纖維是一種新型的有機纖維,該產(chǎn)品在混合中容易分散,吸附其他纖維和填充料的能力比較強，縮短了混合時間使混合料更加均勻,減少了混合過程的灰塵.對減少環(huán)境污染也有較好的作用。
3. 膠原纖維為動物蛋白纖維,有較好的強度和韌性, 有一定的彈性,對改進材料的柔軟性和壓縮性有較好的作用。以前,人們用牛皮做摩擦材料,以特有的強度和韌性用于抗高沖擊的摩擦壓力機等.
4. 在一般情況下，高速制動溫度比較高，材料有較好的高速摩擦性能說明材料有一定的耐溫性。
5. 由于膠原纖維不同于礦物纖維，硬度低，彈性好，降低了制動噪音和振動提高摩擦材料的NHV性能。
6. 對對偶磨損小，價格和其他一般的有機纖維相當，比芳倫便宜得多。是無石棉摩擦材料中石棉纖維的優(yōu)良的代用品之一。

5：結(jié)論：

1. 用膠原纖維制造摩擦材料，有良好的摩擦磨損性能。
2. 膠原纖維和其他無石棉代用纖維如纖維素纖維如鋼纖維，碳纖維預(yù)氧絲，纖維素纖維，礦物纖維復(fù)合，可以減少芳倫的用量，降低成本
3. 膠原纖維對提高摩擦材料速度特性降低噪音等方面的機理尚需進一步實驗研究。

發(fā)表于《2010汽車制動系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展研討會會議文集2010年10月》