[发明专利]一种利用铸造废树脂砂制备的高性能无铜树脂基制动材料

说明书

本发明公开了一种利用铸造废树脂砂制备的高性能无铜树脂基制动材料，由以下重量份数的原料制成：铸造废树脂砂5~20份、竹纤维5~10份、酚醛树脂10~25份、橡胶粉3~10份、石墨3~5份、氧化铝15~25份、硫酸钡15~40份。本发明利用铸造废树脂砂制备树脂基无铜制动材料，不仅可实现废树脂砂的高效再利用，同时还实现了制动材料的无铜化，这对我国铸造和制动材料产业的绿色可持续发展具有重要的意义，具有良好的应用前景和工程应用价值。

技术领域

本发明涉及制动材料领域，特别涉及一种利用铸造废树脂砂制备的高性能无铜制动材料。

背景技术

我国是全球第一大铸件生产国，其中使用硅砂的黑色铸造仍是最主要的方面。按铸造生产用砂与铸件1:1计算，全国铸造废旧砂每年可达5000万吨左右，资源消耗和环境污染均十分让人担忧。其中，性状改变不大的部分散砂可直接回用，而发生固化、结块等物化性质改变较大的部分则有必要经过砂再生工序，才能回用。但对树脂砂等新兴铸造工艺，由于化学黏结剂的加入，废树脂砂很难直接回用，通常必须进行砂再生，否则只能全部丢弃。已有相关专利提供树脂旧砂相关再生方法，如授权公告号为CN107262668B、CN110681821B等。铸造废树脂砂再生就是采用各种物理化学手段去除废树脂砂颗粒表面附着的惰性膜，使废树脂砂的各种工艺性能得到恢复的一种废树脂砂处理工艺。但传统的废树脂砂再生装置工艺复杂，成本较高，采用化学手段也存在二次污染的风险。如何将铸造废树脂砂合理处置与有效再利用是铸造行业的一大难题。

制动材料作为各种交通运载工具制动系统的关键组成部分，其安全和可靠性直接关系到人们的生命财产安全。树脂基制动材料具有生产工艺简单、成本低、性能调节容易等特点，是目前应用最为广泛的汽车制动材料。然而，近年来人们研究发现大气中的含铜纳米颗粒高达70%是由含铜摩擦材料制动过程产生的磨屑导致的，粒径小于10 μm的含铜颗粒物可以被人体吸入，从而引发疾病；制动产生的含铜磨屑是公路主要水径流中铜的来源之一，铜因其神经行为毒性可导致水生生物快速死亡。美国华盛顿州率先通过法案要求2021年制动材料中的铜含量低于5 wt%，2023年低于0.5 wt%，世界各国已逐步开始限制铜在制动材料中的使用。而铜具有优良的导热性能，对树脂基制动材料的高温摩擦学性能起着至关重要的作用。尽管许多研究者在无铜树脂基制动材料的研发上做了大量工作，但所得的无铜制动材料高温摩擦学性能均不及含铜制品。因此，开发高性能无铜制动材料是目前各国制动材料制造商面临的重大挑战。

本发明利用铸造废树脂砂制备树脂基无铜制动材料，不仅可实现废树脂砂的有效再利用，将其变废为宝，还能实现制动材料的无铜化，这对我国铸造和制动材料产业的绿色可持续发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就在于利用铸造废树脂砂制备高性能树脂基无铜制动材料，实现废树脂砂高效再利用的同时，获得高性能树脂基无铜制动材料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种由铸造废树脂砂制备的高性能无铜制动材料，包括以下原料：铸造废树脂砂、竹纤维、酚醛树脂、橡胶粉、石墨、氧化铝、硫酸钡。

进一步，其中，以重量份数计，各原料的用量为：铸造废树脂砂5~20份、竹纤维5~10份、酚醛树脂10~25份、橡胶粉3~10份、石墨3~5份、氧化铝15~25份、硫酸钡15~40份。

进一步的，所述铸造废树脂砂是将经800℃以上高温铸造后的块状废弃树脂砂进行破碎，废砂颗粒目数为60~200目。

进一步的，所述竹纤维为天然竹纤维，长度小于20mm。

本发明的第二方面，所提供的高性能无铜树脂基制动材料中不含铜和其它金属组分。

本发明的第三方面，所提供的高性能无铜树脂基制动材料具有如下性能：

1）摩擦系数为0.45~0.65；