胶原纤维在摩擦材料中的运用华东特种纤维制造有限公司 特约顾问徐仁泉周惠昌徐丽鸣 关键词：摩擦材料原料，特种纤维，胶原纤维,摩擦磨损提要：用多种特种纤维代替石棉，研制无石棉摩擦材料对于摩擦材料的安全性，舒适 性和耐磨性，有着十分重要的作用，本文作者通过对加入胶原纤维的刹车片摩擦性能的研 究,，取得了良好的结果 1：概况：由于石棉的危害众所周知，近二十年来，寻找石棉代用品为世人关注，特别在汽车摩擦材料 中，随着汽车工业和城市化的迅速发展，石棉粉尘对环境的污染令人担忧由于作为石棉代用品的一些 主体纤维，例如，钢纤维，玻璃纤维，硅酸铝纤维,岩石棉硅灰石纤维等，都有一些不可克服的缺陷，需 要一些其他纤维或材料来弥补华东特种纤维制造有限公司多年来为开发特种纤维代替石棉，开发了目 前欧美等发达国家比较通用的多种纤维如碳纤维予氧丝，纤维素纤维，岩石棉，胶原纤维等用于摩擦 材料代替了进口取得了良好的社会效益本文对胶原纤维用于无石棉摩擦材料进行了探讨，胶原纤 维也是一种特种纤维，胶原蛋白是形成胶原原纤维的基本单位・由大分子链并列形成胶原基本结构单元 的原胶原分子・，・由三条肽链相互缠绕成螺旋结构，胶原蛋白除具有蛋白质的一般性质外・还有许多特 有的性质・这是由其特殊的组成和结构所决定链形成双螺旋结构，而胶原蛋白胶原肽链间存在离子键!氢 键!范德华力及非极性基团产生的疏水键等作用力，同时・胶原分子内和分子间还存在醇醛缩合交联!醛氨 缩合交联和醛醇组氨酸的交联，使得胶原的多条肽链牢固地连接起来・具有很高的抗张强度胶原分子间 按四分之一错列方式超分子聚集形成稳定的韧性很强的原纤维・原纤维进一步聚集形成胶原纤维此外・ 分子内及分子间的共价交联赋予胶原较高的物理化学稳定性和很多实用的特性・如高拉伸强度生物降解 性能!生物相容性,低抗原性,低刺激性.特别好的韧性和抗冲击性.2：试验的基本配方：含有 4%胶原纤维制造的盘式刹车片，其基本配方如下：图1 4%胶原纤维盘式刹车片样品的基本配比胶原纤维空伦碳纤维预氧丝主黏合剂3-10%润滑剂3-20%纤维和填料10-40%高弹和多气孔材料5-25%北高碳材料10-30%3：试验方法和试验结果:除按照国家标准GB 5763 2008进行摩擦磨损试验外按照SAE J661进行摩擦性能测试，另外按照ECE R90台架试验方法进行试验,试验程序见表1样品的GB5763-2008和SAE J661的试验结果果见图2,图3ECE-R90试验过程及试验方法(Test Procedure)Section# Of StopsInitial-Release Speed (km/h )ControlIBT(°C)Cycle Time(s)001测量刹车片厚 度重量0002：Burnish 磨合3280-30.3g Pedal force=70N<1000003：32120-600.3gPedal force=70N<2000004：380-30.3gPedal force=70N<1000005：Cold performance test冷特性280-3P=2、2.7、4.0、6.0> 8.0、10.0、12.0 MPa<1000006：Speed sensitivity test 速度特性380-3P=P1(while deceleration=-5m/s2)<1000007：3120-3P=P1<1000008：3160-3P=P1<1000009：FADE TEST 热 衰退15120-600.3gPedal force=70N开始小于100度45秒10：热摩擦特性180-30.45g衰退结束后30秒11：磨合20120-600.3gPedal force=70N<20012：磨合基准380-30.3gPedal force=70N<10013：冷特性试验280-3P=2、2.7、4.0、6・(k 8.0、10.0、12.0 MPa<10014：速度特性380-3P=P1(while deceleration=-5m/s2)<10015：速度特性3120-3P=P1<10016：速度特性3160-3P=P1<10017：最后测量平均摩擦系数 0.47平均线性体积磨损率10 -8cm3/Nm平均质量体积磨损率10 -8 cm3 /Nm1.73小样物理性能如下剪切强度4.49Mpa洛氏硬度45密度2.3, SAE摩擦编码G G 4：试验结果讨论：从试验结果看,试验样品的摩擦系数属于中高,磨损率中等,制动效能比较好,速度稳定性比较好特别是高速特性。
R90的台架试验结果（见图4）充分说明了这一点，在其他台架试验程 序，如 QCT564-2008 测试也得到类似的结果2 胶原纤维是一种新型的有机纤维,该产品在混合中容易分散,吸附其他纤维和填充料的能力 比较强，缩短了混合时间使混合料更加均匀,减少了混合过程的灰尘.对减少环境污染也有较 好的作用3 胶原纤维为动物蛋白纤维,有较好的强度和韧性, 有一定的弹性,对改进材料的柔软性和压 缩性有较好的作用以前,人们用牛皮做摩擦材料,以特有的强度和韧性用于抗高冲击的摩擦 压力机等.4. 在一般情况下，高速制动温度比较高，材料有较好的高速摩擦性能说明材料有一定的耐 温性4:由于胶原纤维不同于矿物纤维，硬度低，弹性好，降低了制动噪音和振动提高摩擦材料的 NHV 性能5：对对偶磨损小，价格和其他一般的有机纤维相当，比芳伦便宜得多是无石棉摩擦材料 中石棉纤维的优良的代用品之一5：结论：1 用胶原纤维制造摩擦材料，有良好的摩擦磨损性能2 胶原纤维和其他无石棉代用纤维如纤维素纤维如钢纤维，碳纤维预氧丝，纤维素纤维，矿 物纤维复合，可以减少芳伦的用量，降低成本5.3：胶原纤维对提高摩擦材料速度特性降低噪音等方面的机理尚需进一步实验研究。
0.6R90—次磨合摩^擦系^数图4含有4%胶原纤维的盘式刹车片R90台架试验结果0.50.40.30.20.10.0制动次数试件编号：TJ-2010070I j 刖IU J •产品规格PASSART B5执行标准.R90惯量60 城 m%重量磨损克内片4 50外片6.10厚度磨损毫米内片0.49外片0.52刹车鼓磨损克9.5试验人员R90热衰退和热摩擦120Km/h-60Km/h减速度 0.3g热R90二次次磨合|擦^系^数0.50.40.3r0.20.1制动次数1 1 Illi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Illi 1 1 10.0]5 9 3 7 1—展速减动剖 一 Q Q Q5 2 91 1 --6.0-3.0度 80Km/h-7.0-6.0-5.0-4.0R9q冷特性试验 速基准下限二减速度基准（TEXTAR样品） 基准上限0.0 R制动压力Mpa-3.0-2.0o OC0.0R90衰退后冷特性试验度80基准度速減动制-8.0K：m/h-7.0减速度-6.0-5.0-4.0基准上 限基准下O 4O 20.0制动压力Mpar。