本发明涉及刹车片加工，具体涉及一种高性能刹车片摩擦材料及其制备方法。
背景技术：
1、刹车片也叫制动片或刹车皮，在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，对刹车效果的好坏起决定性作用。刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成。刹车时摩擦块被挤压在刹车盘或刹车鼓上与其产生摩擦，从而达到令车辆减速刹车的目的。因而，摩擦材料是刹车片在制造过程和使用过程中很重要的组成部分。
2、中国专利文献cn113388173提供了一种合成摩擦材料及其制备方法与应用。以质量百分比计，该合成摩擦材料包括：丁腈橡胶8-10％，硫磺0.9-3％，硼改性酚醛树脂5-7％，鳞片石墨10-14％，铝矾土8-10％，硅灰石8-10％，硅藻土3-5％，还原铁粉6-7％，沉淀硫酸钡12-15％，菠萝叶纤维5-7％，钢纤维6-8％，偶联剂组合剂2-4％，无机矿物纤维7-10％，各成分的质量百分比之和为100％；其中，所述偶联剂组合剂包括硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂。该发明合成的摩擦材料具有环保，力学强度高且压缩模量低，对偶磨损小，磨耗低等优点。但是该申请合成的摩擦材料存在噪声大，不符合在对噪音控制要求较为严格的制动场景中的应用需求。
技术实现思路
1、本发明的主要目的是提出一种高性能刹车片摩擦材料，所述高性能刹车片摩擦材料具有很好的吸音降噪性能。
2、为实现上述目的，本发明提出一种高性能刹车片摩擦材料，以重量份计，包括如下组分：30-50份水滑石改性环氧树脂、5-15份橡胶粉、3-5份石墨、5-8份碳纤维、3-5份杨木粉改性氧化铝气凝胶。
3、优选的，所述水滑石改性环氧树脂的制备方法如下：
4、（1）将水滑石、乙醇水溶液混合搅拌均匀，加入(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷，在40-60℃加热搅拌20-30min，冷却过滤，收集固体物，洗涤干燥得到巯基化水滑石；
5、（2）在氮气气氛下，将巯基化水滑石分散于n,n-二甲基甲酰胺中，加入烯丙基双酚a环氧树脂、醋酸，加热至70-100℃反应8-10h，反应结束后，过滤，收集固体物，固体物经洗涤干燥得到水滑石改性环氧树脂。
6、优选的，所述水滑石、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷的质量比为20-30:3-5。
7、优选的，所述巯基化水滑石、烯丙基双酚a环氧树脂、醋酸的质量比为10-20:20-30:2-5。
8、水滑石具有高机械强度、耐高温、良好的化学稳定性和优良的摩擦磨损性能，将其引入摩擦材料中可以起到补强及热稳定的作用，通过对水滑石进行巯基化，可以改善其与烯丙基双酚a环氧树脂的相容性，有利于巯基与烯丙基双酚a环氧树脂上的碳碳双键发生反应，通过在环氧树脂上引入水滑石可以提高环氧树脂的延展性及抗冲击性能，使其在受到冲击时表现出更好的韧性，减少脆性断裂的发生。
9、优选的，所述杨木粉改性氧化铝气凝胶的制备方法如下：
10、1）将异丙醇铝、无水乙醇、水混合后在60-100℃下搅拌30-60min，冷却，滴加冰乙酸，使得ph值在4-6，静置得到氧化铝溶胶，将5-10wt%的聚乙烯醇水溶液加入到氧化铝溶胶中，室温老化40-48h后用液态co2对氧化铝湿凝胶进行溶解替换，然后在50-80℃、15-20mpa下超临界干燥得到氧化铝气凝胶；
11、2）配置多巴胺盐酸盐水溶液，将氧化铝气凝胶与多巴胺盐酸盐水溶液混合后加入tris缓冲液，在40-60℃下反应2-4h得到聚多巴胺包覆氧化铝气凝胶；
12、3）将杨木粉分散于水中，加热、过滤，烘干至恒重后待用；将l-酒石酸、磷酸二氢钠、水混合，在常温下搅拌均匀后加入上述烘干后的杨木粉、聚多巴胺包覆氧化铝气凝胶，在80-120℃下反应8-10h后静置、过滤，收集固体物，固体物经洗涤、干燥得到杨木粉改性氧化铝气凝胶。
13、优选的，所述步骤1）中异丙醇铝、无水乙醇、水、冰乙酸、聚乙烯醇水溶液的质量比为1:15-20:0.5-1:1.5-2.5:3-5。
14、优选的，所述步骤2）中多巴胺盐酸盐水溶液浓度为20-30wt%，氧化铝气凝胶、多巴胺盐酸盐水溶液的质量比为1:2-5。
15、优选的，所述步骤3）中l-酒石酸、磷酸二氢钠、烘干后的杨木粉、聚多巴胺包覆氧化铝气凝胶的质量比为1-3:2-3:3-5:4-6。
16、本发明通过添加杨木粉改性氧化铝气凝胶，可以显著提高氧化铝气凝胶在树脂基体中的分散性，并提高摩擦材料的吸声降噪性能。氧化铝气凝胶的多孔结构有助于降低刹车片摩擦过程中产生的噪音，通过在气凝胶中添加聚乙烯醇，可以提高气凝胶的力学性能，改善气凝胶的强度和韧性，避免刹车片在摩擦过程中破裂，然后在氧化铝气凝胶表面原位聚合生成聚多巴胺，可以在气凝胶表面引入活性氨基和羟基，通过交联、化学反应等多重作用将杨木粉接枝于氧化铝气凝胶表面，一方面杨木粉能够调节刹车片在高温条件下的热导性，降低过热时引起的噪音和磨损，另一方面，杨木粉具有一定的减震和吸声特性，能够降低刹车片在工作过程中的噪音，尤其是在高频率噪声的吸收方面效果明显，有助于改善驾驶的舒适性。
17、本发明还提供了上述高性能刹车片摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
18、按配方称取各组分，将水滑石改性环氧树脂、橡胶粉、石墨、碳纤维、杨木粉改性氧化铝气凝胶混合均匀后得到所述高性能刹车片摩擦材料。
19、本发明还提供了一种高性能刹车片，包括钢背板和上述高性能刹车片摩擦材料，所述钢背板与高性能刹车片摩擦材料通过胶粘或热压方式连接。
20、本发明还提供了一种上述高性能刹车片的制备方法，包括如下步骤：
21、将钢背板、所述高性能刹车片摩擦材料置于模具中进行模压成型，得到毛坯；最后将毛坯加热固化得到高性能刹车片。
22、优选的，所述模压成型条件为温度为140-170℃，压力为13-18mpa，压制时间为60-100min。
23、优选的，所述加热固化条件为在n2气氛下，先于室温下经过10-20min升温至60-80℃，在60-80℃下保温1.5-2h；然后经过30-40min升温至150-155℃，在150-155℃下保温3-4h；再经过30-40min升温至215-220℃，在215-220℃下保温4-5h。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果：
25、本发明高性能刹车片摩擦材料中，水滑石改性环氧树脂作为主要的粘结剂，并通过橡胶粉辅助粘结，石墨在摩擦材料中起到减摩作用，能够提高摩擦系数的稳定性并减小材料磨损，碳纤维作为增强纤维在树脂基摩擦材料中充当骨架材料，赋予摩擦材料足够的机械强度，使其能承受制动过程中的各种作用力，能缓解树脂基质脆性大、耐热性不好等问题；通过在环氧树脂上引入水滑石可以提高环氧树脂的延展性及抗冲击性能，使其在受到冲击时表现出更好的韧性，减少脆性断裂的发生；通过添加杨木粉改性氧化铝气凝胶，可以显著提高氧化铝气凝胶在树脂基体中的分散性，还能降低刹车片工作过程中或过热时引起的噪音和磨损，有助于改善驾驶的舒适性。
1.一种高性能刹车片摩擦材料，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：30-50份水滑石改性环氧树脂、5-15份橡胶粉、3-5份石墨、5-8份碳纤维、3-5份杨木粉改性氧化铝气凝胶。
2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述水滑石改性环氧树脂的制备方法如下：
3.根据权利要求2所述的摩擦材料，其特征在于：所述水滑石、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷的质量比为20-30:3-5。
4.根据权利要求2所述的摩擦材料，其特征在于：所述巯基化水滑石、烯丙基双酚a环氧树脂、醋酸的质量比为10-20:20-30:2-5。
5.根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述杨木粉改性氧化铝气凝胶的制备方法如下：
6.根据权利要求5所述的摩擦材料，其特征在于：所述步骤1）中异丙醇铝、无水乙醇、水、冰乙酸、聚乙烯醇水溶液的质量比为1:15-20:0.5-1:1.5-2.5:3-5。
7.根据权利要求5所述的摩擦材料，其特征在于：所述步骤2）中多巴胺盐酸盐水溶液浓度为20-30wt%，氧化铝气凝胶、多巴胺盐酸盐水溶液的质量比为1:2-5。
8.根据权利要求5所述的摩擦材料，其特征在于：所述步骤3）中l-酒石酸、磷酸二氢钠、烘干后的杨木粉、聚多巴胺包覆氧化铝气凝胶的质量比为1-3:2-3:3-5:4-6。
9.一种权利要求1-8任一项所述摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配方称取各组分，将水滑石改性环氧树脂、橡胶粉、石墨、碳纤维、杨木粉改性氧化铝气凝胶混合均匀后得到所述高性能刹车片摩擦材料。
10.一种刹车片，其特征在于：包括钢背板和权利要求1-8任一项所述的高性能刹车片摩擦材料，所述钢背板与高性能刹车片摩擦材料通过胶粘或热压方式连接。
