[发明专利]包含石墨的摩擦材料、制造摩擦材料的方法及其用途

说明书

本发明涉及一种摩擦材料，其包含石墨，所述石墨的c/2为0.3358nm以下且回弹性为40％以上，例如41％以上。本发明还涉及此种摩擦材料的制造方法和用途。

技术领域

本发明涉及包含回弹性石墨材料的摩擦材料。本发明还涉及制造这种摩擦材料的方法及其用途。

背景技术

摩擦材料用于各种应用中，例如用于盘式制动器、鼓式制动器或离合器，并且最终用于如汽车等车辆、重载车辆、风力机和铁路等中。取决于其预期用途，摩擦材料应符合各种要求。一些所需的特性包括通过高热导率获得的良好热耗散、清晰可辨和稳定的摩擦系数、良好的润滑、高压缩性、振动阻尼特性、降噪和低盘式制动器阻力。

在过去几十年中，由于工作场所安全、健康和环境问题的明显原因，石棉在摩擦材料中的使用已经逐步淘汰。此外，鉴于在未来几年中实施的环境法规，铜(其结合了良好的导热性与良好且稳定的摩擦系数)在摩擦材料中的使用正在逐步淘汰。

石墨和石墨碳先前已用于摩擦材料中。特别地，回弹性石墨材料提供用于摩擦材料所需的回弹特性。例如，EP 3088764 A1公开了在无石棉有机(NAO)制动器垫中使用回弹性石墨材料。回弹性石墨碳颗粒通过将碳质中间相或焦炭膨胀和成型，随后为了获得根据X射线分析测量的80％至95％的石墨化度在1900℃至2700℃下石墨化而制成。当去除增加的压缩载荷时，其具有改进的体积复原率。此外，减少了龟裂形成，这又减少了崩裂。

在摩擦材料中使用石墨材料的一个缺点是当涉及回弹特性和热导率时对石墨材料的相矛盾的要求。石墨的回弹性通常与结晶度相关。不受理论束缚，碳回弹性倾向于随着结晶度的降低而增加。例如，c/2值高于约0.34nm且Lc值低于约50nm的无定形焦炭将具有等于或高于50％的回弹值。此外，c/2低于约0.3356nm且Lc值为约100至约200nm的石墨化碳将具有较低的回弹性。c/2值低于约0.3358nm且Lc高于约200nm的典型片状天然石墨将具有非常低的回弹值，例如等于或低于约10％。高结晶度导致用于散热的高热导率、用于稳定摩擦系数的良好润滑，所有这些都是摩擦材料的所需特性。另一方面，高回弹性导致摩擦材料的高压缩性，其用于良好的振动阻尼和降低的噪音，以及低的盘式制动器阻力。

因此，在摩擦材料中使用石墨材料导致材料的相反性质之间的必要平衡作用，需要在摩擦材料的一种或几种性质上权衡。因此，现有技术构成了问题。

发明内容

如所附权利要求所限定的本发明解决了以上讨论的问题。更具体地说，本发明提供一种兼具良好导热性和/或足够摩擦系数和/或足够润滑性的材料。此外，本发明的材料提供了足够高的回弹性。

特别地，本发明体现在以下方面：一种包含石墨的摩擦材料，所述石墨的c/2为0.3358nm以下，例如0.3357nm以下、或0.3356nm以下，且回弹性为40％以上，例如回弹性为40.5％以上、或41％以上。如本领域技术人员已知的，95.3％以上的石墨化对应于0.3358nm以下的c/2。已经发现可以获得具有这些参数的石墨，并在摩擦材料中提供良好的性能。根据一个实施方式，在本发明的摩擦材料中使用的石墨的回弹性可以为45％以上、例如50％以上或60％以上。已经发现这样的材料对于在摩擦垫应用中使用是特别有利的。

根据本发明的一个实施方式，摩擦材料中包含的石墨的石墨化度为95.3％以上，例如96％以上，例如97％以上。

根据本发明的一个实施方式，摩擦材料中包含的石墨的二甲苯密度为2.0g/cm³以上。

根据本发明的一个实施方式，摩擦材料中包含的石墨的结晶度(L_c)为50nm以上。

根据本发明的一个实施方式，摩擦材料中包含的石墨的BET表面积为9m²/g以下。