提要：用多種特種纖維代替石棉，研制無石棉摩擦材料。對(duì)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(duì)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(duì)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(bǔ)。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(dá)國(guó)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(jìn)口。取得了良好的社會(huì)效益。本文對(duì)膠原纖維用于無石棉摩擦材料進(jìn)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(tuán)產(chǎn)生的疏水鍵等作用力，同時(shí)?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(qiáng)度 膠原分子間按四分之一錯(cuò)列方式超分子聚集形成穩(wěn)定的韌性很強(qiáng)的原纖維?原纖維進(jìn)一步聚集形成膠原纖維此外?分子內(nèi)及分子間的共價(jià)交聯(lián)賦予膠原較高的物理化學(xué)穩(wěn)定性和很多實(shí)用的特性?如高拉伸強(qiáng)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(yàn)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(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果：
除按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5763 –2008進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)外按照SAE J661進(jìn)行摩擦性能測(cè)試，另外按照ECE R90 臺(tái)架試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)程序見表1
樣品的GB5763-2008 和SAE J661 的試驗(yàn)結(jié)果果見圖2，圖3
表1?R90臺(tái)架試驗(yàn)程序
ECE-R90試驗(yàn)過程及試驗(yàn)方法(Test Procedure)
| Section | # Of Stops | Initial-Release Speed ( km/h ) | Control | IBT(℃) | Cycle Time(s) | |
| 001 | 測(cè)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(zhǔn) | 3 | 80-3 | 0.3gPedal force=70N | <100 | —— |
| 13： | 冷特性試驗(yàn) | 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(cè)量 |
小樣物理性能如下剪切強(qiáng)度4.49Mpa洛氏硬度45密度2.3, SAE 摩擦編碼G G
4：試驗(yàn)結(jié)果討論：
- 從試驗(yàn)結(jié)果看,試驗(yàn)樣品的摩擦系數(shù)屬于中高,磨損率中等,制動(dòng)效能比較好,速度穩(wěn)定性比較好,特別是高速特性。R90的臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果（見圖4）充分說明了這一點(diǎn)，在其他臺(tái)架試驗(yàn)程序，如QCT564-2008測(cè)試也得到類似的結(jié)果。
- 膠原纖維是一種新型的有機(jī)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(qiáng)，縮短了混合時(shí)間使混合料更加均勻,減少了混合過程的灰塵.對(duì)減少環(huán)境污染也有較好的作用。
- 膠原纖維為動(dòng)物蛋白纖維,有較好的強(qiáng)度和韌性, 有一定的彈性,對(duì)改進(jìn)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(qiáng)度和韌性用于抗高沖擊的摩擦壓力機(jī)等.
- 在一般情況下，高速制動(dòng)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。
- 由于膠原纖維不同于礦物纖維，硬度低，彈性好，降低了制動(dòng)噪音和振動(dòng)提高摩擦材料的NHV性能。
- 對(duì)對(duì)偶磨損小，價(jià)格和其他一般的有機(jī)纖維相當(dāng)，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：
- 用膠原纖維制造摩擦材料，有良好的摩擦磨損性能。
- 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
- 膠原纖維對(duì)提高摩擦材料速度特性降低噪音等方面的機(jī)理尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。
發(fā)表于《2010汽車制動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展研討會(huì)會(huì)議文集2010年10月》