一種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料，該摩擦材料具體組分的質(zhì)量百分比為：6～12的丁腈橡膠、1～4的丁苯橡膠、3～8的甲階段酚醛樹脂、0.4～1的不溶性硫磺、0.1～0.6的促進劑、0.1～0.6的固化劑、2～6的炭黑、8～18的重晶石、1～4的藍晶石、17～40的混雜纖維、7～14的氧化鎂、2～6的石油焦、2～8的硫酸鈣晶須、1～4的二硫化鉬、1～5的鱗片石墨、1～4的人造石墨、1～4的云母氧化鐵和1～3的硫化銻。該摩擦材料能夠滿足大軸重貨車用閘瓦所需的摩擦性能和力學(xué)性能，滿足鐵路貨車重載高速運營要求。
【專利說明】一種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵路貨車用閘瓦【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料 及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈和國家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，近年來我國鐵路事業(yè)取 得了跨越式的發(fā)展。其中鐵路貨車向高速、重載方向發(fā)展，軸重的增加、速度的提高均對列 車制動材料提出了更高的要求，貨車制動用閘瓦應(yīng)具有較高的機械強度、良好的耐熱性和 導(dǎo)熱性、穩(wěn)定的摩擦性能、較低的磨損以及降低對車輪的磨耗和熱損傷。但目前國內(nèi)貨車閘 瓦用摩擦材料僅能滿足軸重小于25噸貨車制動要求，無法適應(yīng)軸重大于30噸貨車的制動 運營要求。
[0003] 以鐵路貨車為例，現(xiàn)用鐵路貨車用閘瓦大多采用以樹脂為主要粘結(jié)體系的材料， 經(jīng)熱壓成型制備而成，這種材料制備的閘瓦在載重80T、時速100公里條件下，其性能基本 滿足制動要求。但鐵路貨車在重載、高速行駛的情況下，如鐵路貨車載重量高于100噸、時 速大于100公里條件下，在制動時，要求制動力較大，對閘瓦的耐溫性能和機械強度均有很 高的要求，現(xiàn)有以樹脂為主要粘結(jié)體系制備的閘瓦，存在摩擦性能不夠穩(wěn)定、摩擦體易斷 裂、掉塊，金屬鑲嵌嚴重等問題，易造成車輪劃痕、熱損傷甚至危及行車安全，無法滿足現(xiàn)有 重載、高速大軸重鐵路貨車的制動要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料及制備方法，該摩擦材料能 夠滿足大軸重貨車用閘瓦所需的摩擦性能和力學(xué)性能，滿足鐵路貨車重載高速運營要求。
[0005] -種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料，該摩擦材料具體組分的質(zhì)量百分比為：
[0006] 6?12的丁腈橡膠、1?4的丁苯橡膠、3?8的甲階段酚醛樹脂、0. 4?1的不 溶性硫磺、0. 1?0. 6的促進劑、0. 1?0. 6的固化劑、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1? 4的藍晶石、17?40的混雜纖維、7?14的氧化鎂、2?6的石油焦、2?8的硫酸鈣晶須、 1?4的二硫化鑰、1?5的鱗片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化鐵和1?3的 硫化銻，其中：
[0007] 所述促進劑包括二硫化四甲基秋蘭姆TMTD，或一硫化四甲基秋蘭姆TMTM與N-環(huán) 已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺不同配比組成的復(fù)合促進劑；
[0008] 所述固化劑為六次甲基四胺。
[0009] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述摩擦材料能夠滿足大軸重貨車用閘 瓦所需的摩擦性能和力學(xué)性能，滿足鐵路貨車重載高速運營要求；且用該摩擦材料制備的 閘瓦強度高、沖擊韌性好，具有穩(wěn)定的摩擦性能和良好的耐磨性；解決了合成閘瓦在重載高 速下斷裂、掉塊的缺陷和對車輪的損傷，能長期用于溫度變化大的環(huán)境中，適用于地域廣， 地區(qū)差異大的應(yīng)用環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0011] 圖1所示為本發(fā)明實施例所述大軸重貨車閘瓦用摩擦材料的制備方法流程示意 圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒?發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0013] 本發(fā)明實施例所述制動摩擦材料屬于高分子三元復(fù)合材料，材料配方中以丁腈橡 膠、丁苯橡膠、甲階段酚醛樹脂為粘結(jié)體系，以礦物纖維、鋼纖維、碳纖維、聚丙烯腈漿泊混 雜纖維為增強組分，以填料藍晶石、石墨、二硫化鑰等為摩擦性能調(diào)節(jié)劑或配合劑，以超速 和慢速促進劑配合組成促進劑組份。配方中優(yōu)化各組分配比，充分利用各組分性能，兼顧材 料具有較好的強度和韌性，滿足貨車重載高速運營要求。具體來說，該摩擦材料具體組分的 質(zhì)量百分比為：
[0014] 6?12的丁腈橡膠、1?4的丁苯橡膠、3?8的甲階段酚醛樹脂、0. 4?1的不 溶性硫磺、0. 1?0. 6的促進劑、0. 1?0. 6的固化劑、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1? 4的藍晶石、17?40的混雜纖維、7?14的氧化鎂、2?6的石油焦、2?8的硫酸鈣晶須、 1?4的二硫化鑰、1?5的鱗片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化鐵和1?3的 硫化銻，其中：
[0015] 所述促進劑包括二硫化四甲基秋蘭姆TMTD，或一硫化四甲基秋蘭姆TMTM與N-環(huán) 已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺不同配比組成的復(fù)合促進劑；這樣就可保證材料在密煉過程具 有較好的工藝性能，材料固化后具有優(yōu)良的力學(xué)性能；
[0016] 上述固化劑可以為六次甲基四胺。
[0017] 具體實現(xiàn)中，所述甲階段酚醛樹脂為液體樹脂，且在130°c下凝膠時間為10? 15min，在135°C下非揮發(fā)份為70?80%。有機液體樹脂能夠保證與粉末或顆粒材料充分 浸潤，保證摩擦材料的強度和性能均一。
[0018] 另外，所述混雜纖維主要組分的質(zhì)量百分比包括：
[0019] 10?25的鋼纖維、5?15的礦物纖維、1?4的碳纖維和1?2的聚丙烯腈漿泊； 使用混雜纖維充分使用了各種纖維的性能，利用了鋼纖維導(dǎo)熱性，聚丙烯腈漿泊的柔韌性， 尤其碳纖維能同時增加材料強度和摩擦界面的導(dǎo)熱性。
[0020] 所述硫酸鈣晶須具有補強、增韌和提高材料耐熱性的作用。
[0021] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本發(fā)明實施 例所述大軸重貨車閘瓦用摩擦材料的制備方法流程示意圖，所述方法包括：
[0022] 步驟11 :將制備摩擦材料所需的各原材料組份在嚙合型密煉機中經(jīng)橡膠預(yù)煉、密 煉加熱3?5分鐘、清掃、密煉、密煉調(diào)節(jié)3?5分鐘和密煉破碎的步驟進行混煉；
[0023] 其中，各原材料組份的質(zhì)量百分比為：
[0024] 6?12的丁腈橡膠、1?4的丁苯橡膠、3?8的甲階段酚醛樹脂、0. 4?1的不 溶性硫磺、0. 1?0. 6的促進劑、0. 1?0. 6的固化劑、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1? 4的藍晶石、17?40的混雜纖維、7?14的氧化鎂、2?6的石油焦、2?8的硫酸鈣晶須、 1?4的二硫化鑰、1?5的鱗片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化鐵和1?3的 硫化鋪。
[0025] 在上述混煉過程中，將各原材料組份投入密煉機中，通過嚙合性密煉機對各原材 料組份密煉加熱3?8分鐘，并密煉調(diào)節(jié)3?5分鐘；在密煉過程中溫度控制在80?120°C、 壓力控制在2?12Mpa，經(jīng)密閉混煉后的材料分散均勻，性能穩(wěn)定。
[0026] 實際中，嚙合型密煉機的密煉處理過程可以由計算機自動控制，事先設(shè)置好密煉 程序，以自動控制的方式得到所需摩擦材料。
[0027] 步驟12 :混煉結(jié)束后的膠料排出后經(jīng)破碎處理即得到所述摩擦材料。
[0028] 具體實現(xiàn)過程中，所述破碎處理的過程具體包括三級破碎處理，其中：
[0029] -級粗碎處理后，使混合料的粒度小于200mm ;
[0030] 二級粗碎處理后，使混合料的粒度小于20mm ;
[0031] 三級細碎處理后，使混合料的粒徑小于5mm，且有機粘結(jié)劑均勻包裹在無機顆粒表 面。
[0032] 另外，在具體實現(xiàn)中還可以利用所制得的摩擦材料制備閘瓦，具體來說：
[0033] 使用所述三級細碎處理后的膠料采用常溫壓制工藝壓制閘瓦，其中壓制條件為： 使用500噸壓機，排氣壓力8MPa?llMPa，排氣次數(shù)1?3次，定型壓制壓力為22MPa? 25MPa，壓制時間為40s?60s ;
[0034] 將經(jīng)過壓制處理后的閘瓦裝入箱式固化爐中進行程序式升溫固化，固化溫度與時 間見下表1所示：
[0035] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料具體組分的質(zhì)量百分 比為： 6?12的丁腈橡膠、1?4的丁苯橡膠、3?8的甲階段酚醛樹脂、0. 4?1的不溶性硫 磺、0. 1?0. 6的促進劑、0. 1?0. 6的固化劑、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1?4的藍 晶石、17?40的混雜纖維、7?14的氧化鎂、2?6的石油焦、2?8的硫酸鈣晶須、1?4 的二硫化鑰、1?5的鱗片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化鐵和1?3的硫化鋪， 其中： 所述促進劑包括二硫化四甲基秋蘭姆TMTD，或一硫化四甲基秋蘭姆TMTM與N-環(huán)已 基-2-苯駢噻唑次磺酰胺不同配比組成的復(fù)合促進劑； 所述固化劑為六次甲基四胺。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述大軸重貨車閘瓦用摩擦材料，其特征在于， 所述甲階段酚醛樹脂為液體樹脂，且在130°C下凝膠時間為10?15min，在135°C下非 揮發(fā)份為70?80%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述大軸重貨車閘瓦用摩擦材料，其特征在于，所述混雜纖維主要 組分的質(zhì)量百分比包括： 10?25的鋼纖維、5?15的礦物纖維、1?4的碳纖維和1?2的聚丙烯腈楽泊。
4. 一種大軸重貨車閘瓦用摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括： 將制備摩擦材料所需的各原材料組份在嚙合型密煉機中經(jīng)橡膠預(yù)煉、密煉加熱3?5 分鐘、清掃、密煉、密煉調(diào)節(jié)3?5分鐘和密煉破碎的步驟進行混煉； 混煉結(jié)束后的膠料排出后經(jīng)破碎處理即得到所述摩擦材料； 其中，各原材料組份的質(zhì)量百分比為： 6?12的丁腈橡膠、1?4的丁苯橡膠、3?8的甲階段酚醛樹脂、0. 4?1的不溶性硫 磺、0. 1?0. 6的促進劑、0. 1?0. 6的固化劑、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1?4的藍 晶石、17?40的混雜纖維、7?14的氧化鎂、2?6的石油焦、2?8的硫酸鈣晶須、1?4 的二硫化鑰、1?5的鱗片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化鐵和1?3的硫化鋪。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述大軸重貨車閘瓦用摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述混 煉的步驟具體包括： 將各原材料組份投入密煉機中，通過嚙合性密煉機對各原材料組份密煉加熱3?8分 鐘，并密煉調(diào)節(jié)3?5分鐘； 在密煉過程中溫度控制在80?120°C、壓力控制在2?12Mpa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述大軸重貨車閘瓦用摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述破 碎處理的過程具體包括三級破碎處理，其中： 一級粗碎處理后，使混合料的粒度小于200mm ; 二級粗碎處理后，使混合料的粒度小于20mm ; 三級細碎處理后，使混合料的粒徑小于5mm，且有機粘結(jié)劑均勻包裹在無機顆粒表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述大軸重貨車閘瓦用摩擦材料的制備方法，其特征在于，在所述 三級細碎處理后，所述方法還包括： 使用所述三級細碎處理后的膠料采用常溫壓制工藝壓制閘瓦，其中壓制條件為：使用 500噸壓機，排氣壓力8MPa?1 IMPa，排氣次數(shù)1?3次，定型壓制壓力為22MPa?25MPa， 壓制時間為40s?60s ; 將經(jīng)過壓制處理后的閘瓦裝入箱式固化爐中進行程序式升溫固化； 并在固化結(jié)束后，待爐內(nèi)溫度降到80°C以下時出爐，得到所述閘瓦成品。
【文檔編號】C09K3/14GK104087245SQ201410310701
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】張旭鋒, 周建華, 霍孟申 申請人:北京瑞斯福高新科技股份有限公司