汽车刹车片于1897年，HerbertFrood首次发明了刹车片(使 用棉线作为增强纤堆)，井用于马车和早期的汽车，从此，世界著名的Ferodo公司成立了。随后在1909年，该公司首次发明了固化石棉基刹车片;1968年，首次发明半金属基刹车片，此后，汽车刹车片摩擦材料开始向无石棉化发展。国内外开始研究各种石棉的替代纤维如钢纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等在磨擦材料上的应用。增强纤维的种类虽然很多，却没有一种纤维能够完全在成本和性能上取代石棉.因此国内外近年来的研究逐渐从单一纤维转向了混杂纤维。

       我国汽车刹车片的研究比国外起步晚，与世界发达国家还有较大差距。为了及时掌握国内外刹车片领域的研究状况，促进我国汽车刹车片工业的迅速发展，现将近几年黏结剂.,增强纤维、摩擦性能调节剂,填料在汽车利车片上的应用作一简单闸述。

 1，黏结剂材料的研究

      汽车刹车片黏结剂的主要作用是将刹车片的各组分紧密黏结在一起，保持刹车片在高温机械作用下的结构完整性。刹车片中最常使用的黏结剂是酚醛树脂，它其有优异的耐热性能和机械性能，电绝缘性和成型加工性能良好，且原料易得，价格便宜，工艺及生产设备简单。但纯酚树脂的使用会造成刹车片硬度过高、脆性大，耐热极限没度仅约为250`C。当超过300℃时，热分解现象相当严重，会导致刹车片的性能显著下降。因此必须对酚醛树肪进行增韧和耐热改性。

       国外用到的改性树脂In主要有COPNA树脂（分解温度大约400-500`C),有机硅改性酚醛树脂、氰脂改性酚醛树脂《能耐350℃以上高温》、环氧改性酚醛树脂（在400℃下正常使用)、热塑性聚酰亚胺树脂(耐热和耐磨性能都很好)、悬浮法树脂。悬浮法树脂是因酚醛树脂悬浮聚合工艺而得名，它是国外20世纪70年代研制开发的一种新型酚醛树脂，又被称为Phenolic Thermosphere(简称PTS),分解沮度达到490℃，以该树脂为黏结剂制成的汽车刹车片具有摩擦系数稳定、高温摩擦性能好、噪音低、热衰退小等优点。研究发现，使用改性酚醛树脂的刹车片的各项摩擦性能(包括衰退前的摩擦系数，衰退后的摩擦系数.磨损率率，损对偶件等方面)都要比使用传统酚醛树脂的刹车片好;树脂、刹车片的强度与磨损性能之间没有必然的联系。其中利用硼酸改性酚醛树脂制备出的汽车刹车片,400℃的时候，仍然保持较高的摩擦系数(在0.4以上》。

      华东理工大学于20世纪80年代研制的腰果壳油、三聚氰胺改性酚醛树脂(YSM).分解温度为437.9℃ ,用YSM树所制成的摩擦材料制品，耐热性良好，在不同的温度下摩擦系数较稳定，磨损率低。研究表明，酚醛树脂含量对磨擦系数稳定性和磨损率影响很大。武汉理工大学以腰果油改性酚醛树脂、丁腈橡胶粉为主要原料制备出高性能汽车刹车片样品，试

脸结果表明，腰果油改性酚醛树脂和丁腈橡胶粉可改善刹车片中无机纤维、颗粒的界面结合状况，从而导致试样的热分解、热衰退和热龟裂现象减少，有效地提高了试样的耐磨性能和机械性能I61翻一桐油改性的附醛树脂用于摩擦材料ITI效果理想，材料350℃的摩擦系数达到0.4,抗热衰退性能好，热恢复性好。                                                                           2，增强纤维在刹车片材料中的应用

      上世纪70年代摩擦材料开始向无石棉化发展，出现了各种石棉纤维的替代品，主要有陶瓷纤维、芳纶纤维、碳纤维、钢纤维、铜纤维、铝纤维、玻璐纤维、矿物纤维、纤维素纤维、性酸钾品须和海泡石纤维等。随着研究的深入，单一纤维增强的摩擦材料性能不全面，存在着各种缺陷，而几种纤维棍合在一起，性能可互补，发挥混杂效应，制备的摩擦材料性能优异，于是混杂纤维增强摩按材料成为近年来研究的热点。

      有研究表明，钛酸钾晶须与芳纶纤维黏附在一起，可提高摩擦表面薄膜的耐热性和强度，但是当摩擦材料仅含有两种纤维中的某一种成分时，这种有利的协同效应大大减小。含有玻璃纤维、铝纤维的刹车片不能提供理想的摩擦系数和磨损率.而利用芳纶纤维代替玻瑞纤维，用钛酸钾作为摩擦性能调节剂，可全面提高刹车片性能：与不含钦酸钾的刹车片相

比，含有酞酸钾的刹车片材料的摩擦系数稳定性、抗热衰退性能和耐磨损性都提高了，据报道，铜纤维和钢纤维刹车片的摩擦系数都随着滑动速度的增加而减小，铝纤维利车片的摩擦系数变化不大;加入铜纤维可使摩擦材料拥有高而稳定的摩擦系数和很低的磨损率。

      Satapathy等对比研究了芳纶纤维、塞珞珞纤维、PAN纤维（聚丙烯睛纤维)、碳纤维对本擦材料摩愉系数和耐峭性能的影响。结果表明，芳纶纤维能够克服树脂的热暇感性，姗进摩擦系数稳定性，减小磨投率;塞路路纤维能够显若的提高奉擦系数，但是磨损较大;碳纤维增强摩擦材料拥有较好的抗热衰退性能;聚丙烯脯纤维对制动载荷和滑动速度的教感性最小，对序擦系数和磨投率的w响也不大。

      我们在芳纶纤维增强序擦材料方面进行过大显研究HIS-191，通过不同纤维的性能对比试脸，表明Kevlar纤维摸国杜邦公司所生产芳纶纤维的商品名)在提高摩擦性能稳定性和减小磨损率方面的优越性，这与国外学者的研究结果篆本一致。刘震云等侧研究发现增强纤维含显对汽车摩擦材料的序擦系数和磨损率影响都很大。Pi建伟等Inl研究了纤维状坡缕石、芳纶纤维、钢纤维含量对摩擦材料杭冲击W度和摩擦磨投性能的影响，还采用H Scheffe典型多项式回归模型和多变量约束函数的复合形式进行无石棉制动材料混杂纤维的配方设计和优化四。另外也有少徽关于硅械铝陶瓷纤维增强摩擦材料方面的报道123 241e研究结果表明，硅权铝陶瓷纤维能显若提高摩擦系数稳定性;似是陇着含峨的增加，材料的磨很

率增大，而摩擦系数变化不大。关于硅灰石/海泡石纤维增强摩擦材料方面的报道很少u，主要因为与其它增强纤维相比，这两类纤维增强摩擦材料的性能不理想。另外，为了改善树肠与纤维之间的钻结，提高摩擦材料的耐磨性能还可对纤雄进行表面处理pM与树脂、填料、摩擦性能调节剂相比，增强纤维更受刹车片研究人员的关注。各种增强纤维对汽车刹

车片摩擦性能的形响，国内外进行了大从的研究，但是在陶瓷纤维增强刹车片领域的研究却不多，仅局限于钱酸钾晶须、硅饭铝纤维方面，今后有必耍开拓其它种类的陶瓷纤维网在刹车片上的应用。

3康擦性能调节剂

      摩擦性能调节剂是一类添加到摩擦材料中能改进摩擦系数和磨损*的物质，主耍分为润滑剂和研磨剂两大类。润清剂的主耍目的是减小制动时摩擦系数的变化。常用的润滑剂包括石员和各种类型的金属硫化物。金属硫化物被认为是比石墨较好的润滑剂，因为酚醛树肪钻结剂与石里的低钻结强度不能满足现代汽车工业高效制动的要求，会加速摩擦材料的

磨损，而金城硫化物不存在这个问越。但是一些化合物如铅和锑的硫化物是有毒的，所以更加安全的金属硫化物如锡、铜、州的硫化物有可能成为理想的润滑剂。研磨剂能增加序擦材料的摩擦系数，但同时也会增加对佃件的磨权。它们可移除对偶材料上的铁械化物以及制动时产生的有不利影响的表面胶，但a含从的研磨荆会增加摩擦系数的波动性。研磨利主要是金属械化物、石英粉和硅酸盐化合物的坚硬城拉。其莫氏硬度值一般为7-R;常川研磨剂有错俄化物、硅酸钻、权化铝、碳化硅、二徽化硅和铬议化物等。   加入氧化铝可提高摩擦系数，减小磨拟率w;加入碳化硅，能够人幅度提高摩擦系数，而磨损率只有少星增加PII;一定夙的只硫化二锑(Sb,S,》和硅酸铬(ZrSiq)对汽车刹车片摩播系数的大小、稳定性有很大的形响'-M. Kim等1311研究了石战和三硫化二锑的补足效应对刹车片序擦性能的影响。结果显示，润滑hll的种类和用最对摩擦特性形响很大，含三硫化二锑和石里的序擦材料有很好的抗热衰退性能;试0中两种固体润滑荆的理想组合为6%(体积分扮的石M和3%的三硫化二锑13'I潘运娟网对比分析了以石墨、二硫化扣作为润滑刘的摩擦材料的摩擦磨报性

能，发现含气硫化侧的摩擦材料的率擦系数均比含石麟的要高0.1左右，且较稳定，高M衰退很小，肺拟率则高雌.另外，有研究人员认为Sb,S，用在刹车片中，在制动过程中会被部分地权化生成Sb2S3(一种可疑致燕物质)，建议慎用IHI摩擦性能调节剂对摩擦材料的摩擦特性彭响很大，增加润浴荆的含最可提高摩擦系数的稳定性，而增加研磨荆含从会琳加摩擦系数的波动性，所以协调好制动摩擦材料中润滑刘与研磨荆的川Gt非常敢要。

4填料类型对刹车片材料性能的影响

       坑料分有机坑料和无机填料两大类。无机填料包括硫酸钡、碳胶钙、长石粉、云付、淆石、蚝石、高岭土和硅燕上等。硫酸钡和碳酸钙都是很常用的填料，能够提高摩擦材料的热德定性，同时也能改稗材料的热衰退性能，但在更高似度下.前者不如后者稳定。云毋和蛙石是另外两种常用城料，具有平面网状结构.都能够抑制低颇制动噪声，但蛙石在大约800℃时呈片状迅速剥落，云毋在高沮下耐磨性能很差。腰果壳油摩擦粉和操胶粉部是常用的有机填料，有相似的性能，都有优异的弹性，因此常被添加到刹车片中以达到降低噪声的目的1351三x化钥是城料家族的一个新品种，熔点较高，大约为800 'C ,据报道，三氧化钳可防止摩擦材料在高沮下发生热衰退和开裂。Kim等u研究发现，硫欣银对刹车片的摩擦性能影响很大。通过对蚝石、重品石、蓝晶石、钾长石和泡沫铁粉五种常用填料对制动磨擦材料性能的影响研究训.发现填料含最对材料摩擦系数的影响井不明显.对醉投率的影响同样很小，只有钾长石除外。随钾长石含星的增加，摩擦材料的磨损率也增加。另外，还有报道利用一种新的纵合方法研究齐种填料对刹车片脚损性能的彭响，提出了减小磨损率的三种机理IN.

        填料对摩擦材料的机械性能、物理性能和摩擦性能都有重要影响，能调n序擦材料的硬度，改稗制动噪音和制品外观，降低成本。但是在刹车片的开发和应用中，研究人员大都集中在增强纤维的研究上，而对填料的研究很少，在实际生产中也往往只凭经验和习惯选择填料，没有一套系统科学的理论作指导。5高性能刹车片材料的使用要求及展望

  5.1高性能刹车片材料的基本性能要求

        5.1.1合适的摩擦系数:刹车片摩擦系数必须适中.如果摩擦系数低干0.30,刹车时就会超过安全制动蔽离甚至刹车失灵，如果摩娜系数高于。.40,刹车容易突然抱死，出现翻车事故。迪瑞宝高端陶瓷刹车片的摩擦系数是0.40.很好地满足了系数适中的要求。

       5.1.2叮靠的稳定性:汽车高速行驶或紧急制动时会产生瞬时的商a:在高沮状态下，刹车片的摩擦系数会下降.称为热衰退。刹车片杭热衰退性能的好坏决定了汽车制动的安全性.所以刹车片必须有适中且稳定的摩擦系数。

       5.1.3满意的舒适性:舒适性是摩擦性能的直接体现，包括制动感觉、噪音、粉尘、异味等。在舒适性指标中，车主往往最关心的是刹车片的嗓音情况。

       5.1.4合理的寿命:使川寿命是大家普这关注的产品指标。正常行驶的车辆，前制动器刹车片寿命为3万km,后制动器刹车片的使用寿命为8万km.

  5.2存在问题

       随着科技的进步，汽车向高速、环保、节能、轻赞化方向发舰，这促使刹车片向商性能化方向发展。拟从日前的研究现状来看.仍然存在以下问题:

       5.2.1黏剂品种单一:在生产刹车片用的所有原料中，对温度最敏感的就是树脂钻结荆，黏结剂耐高温性能的好坏直接决定了刹车片杭热衰退性能的好坏，因此耐高温树胎的开发是研制高性能刹车片的关键。日前刹车片工业上使用的钻结剂大都是改性fo陇树脂，可选择的种类有限，无法满足刹车片产品高性能化的发展要求，所以很有必耍开发不含酚醛树脂的粘结剂p

       5.2.2磨损机理问题。汽车刹车片成分复杂，这使得它与对俩件之间的磨损也变得十分复杂。汽车紧急制动时，在高退和机械力的共同作用下，刹车片与对偶件之间的界面处会发生诸如权化、高沮分解、颐校化、爆裂触化、蒸发和升华等一系列物理化学变化，导致材料磨损。国内外在磨损机理方面傲了大且研究，但是由于摩擦表面的复杂性，至今仍然没形成一套成熟的理论。报道比较多的磨损机理主要有钻着肺创、磨拉磨损、疲劳脚损、热磨损，但究竟哪方面起主要作用，还有待进一步研究与完善。

       5.2.3热衰退问题:目前对刹车片热衰退现象的研究主要集中在应用方面，如选用耐高沮树脂、耐高沮纤维、金属纤维、金麟粉末等来提高刹车片的杭热衰退性能。但要从根本_上解决这个问题，还需要对热衰退机理作深入系统的研究。