膠原纖維在摩擦材料中的運(yùn)用華東特種纖維制造有限公司特約顧問(wèn)徐仁泉周惠昌。徐麗鳴關(guān)鍵詞：摩擦材料原料，特種纖維，膠原纖維,摩擦磨損提要：用多種特種纖維代替石棉，研制無(wú)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(guò)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(lái)，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(lái)彌補(bǔ)。華東特種纖維制造有限公司多年來(lái)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(wú)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(lái)?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：圖1 4%膠原纖維盤式剎車片樣品的基本配比膠原纖維空倫碳纖維預(yù)氧絲主黏合劑3-10%潤(rùn)滑劑3-20%纖維和填料10-40%高彈和多氣孔材料5-25%膠原纖維空倫碳纖維預(yù)氧絲主黏合劑3-10%潤(rùn)滑劑3-20%纖維和填料10-40%高彈和多氣孔材料5-25%北高碳材料10-30%3：試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果:除按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB57632008進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)外按照SAEJ661進(jìn)行摩擦性能測(cè)試，另外按照ECER90臺(tái)架試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)程序見(jiàn)表1樣品的GB5763-2008和SAEJ661的試驗(yàn)結(jié)果果見(jiàn)圖2,圖3

ECE-R90試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)方法(TestProcedure)Section#OfStopsInitial-ReleaseSpeed(km/h)ControlIBT(°C)CycleTime(s)001測(cè)量剎車片厚度重量0002：Burnish磨合3280-30.3gPedalforce=70N<1000003：32120-600.3gPedalforce=70N<2000004：380-30.3gPedalforce=70N<1000005：Coldperformancetest冷特性280-3P=2、2.7、4.0、6.0>8.0、10.0、12.0MPa<1000006：Speedsensitivitytest速度特性380-3P=P1(whiledeceleration=-5m/s2)<1000007：3120-3P=P1<1000008：3160-3P=P1<1000009：FADETEST熱衰退15120-600.3gPedalforce=70N開始小于100度45秒10：熱摩擦特性180-30.45g衰退結(jié)束后30秒11：磨合20120-600.3gPedalforce=70N<20012：磨合基準(zhǔn)380-30.3gPedalforce=70N<10013：冷特性試驗(yàn)280-3P=2、2.7、4.0、6?(k8.0、10.0、12.0MPa<10014：速度特性380-3P=P1(whiledeceleration=-5m/s2)<10015：速度特性3120-3P=P1<10016：速度特性3160-3P=P1<10017：最后測(cè)量平均摩擦系數(shù) 0.47平均線性體積磨損率平均摩擦系數(shù) 0.47平均線性體積磨損率10 -8cm3/Nm平均質(zhì)量體積磨損率10 -8cm3/Nm1.73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GG4：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(jiàn)圖4）充分說(shuō)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(guò)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.4.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(shuō)明材料有一定的耐溫性。4: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。5：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(wú)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(wú)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5.3：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。0.6R90—次磨合摩^擦系^數(shù)圖4含有4%膠原纖維的盤式剎車片R90臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果0.50.40.30.20.10.0制動(dòng)次數(shù)試件編號(hào)：TJ-2010070Ij刖IUJ?產(chǎn)品規(guī)格PASSARTB5執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn).R90慣量60城m%重量磨損克內(nèi)片450外片6.10厚度磨損毫米內(nèi)片0.49外片0.52剎車鼓磨損克9.5試驗(yàn)人員R90熱衰退和熱摩擦120Km/h-60Km/h

減速度0.3g熱R90二次次磨合|擦^系^數(shù)0.50.40.3r0.20.1制動(dòng)次數(shù)0.0]59371—展速減動(dòng)剖一QQQ52911--6.0-3.0度80Km/h-7.0-