一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方及其制作方法，材料配方由以下組分組成：腰果殼油改性酚醛樹脂，丁腈橡膠，玻璃纖維，針狀硅灰石，芳綸纖維，石墨，長石粉，沸石，碳包覆納米超順磁性顆粒，摩擦粉，硫酸鋇，硅烷偶聯(lián)劑，脫模劑。制作方法包括粉碎、混料、熱壓成型和熱處理等。有益效果是：納米超順磁性礦井提升機閘瓦表現(xiàn)出穩(wěn)定的摩擦學性能和良好的耐熱性，較好的適應了高速、重載等極端制動工況。納米磁性顆粒提高了閘瓦的耐熱性和抗沖擊性，并使閘瓦具有較高的相對磁導率，為制動摩擦過程的磁場控制提供了基本的物質(zhì)條件。納米超順磁性閘瓦無需事先充磁，制動過程可通過外磁場調(diào)節(jié)磁性的大小和有無來調(diào)節(jié)控制摩擦行為。
【專利說明】一種納米超順磁性礦井提升機鬧瓦配方及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦用閘瓦材料配方，具體涉及一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方及其制作方法。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發(fā)展，各種礦山機械裝備的功率、速度和載荷均不斷提高，高速、重載的工作條件使得機械裝備的制動工況越來越惡劣，從而對礦用摩擦材料的摩擦學性能提出了更高的技術要求。
[0003]傳統(tǒng)的礦井提升機閘瓦大都采用石棉摩擦材料，由于導熱性差、摩擦系數(shù)不穩(wěn)定、制動噪聲大、強致癌性等缺點，其逐漸被無石棉摩擦材料所取代。但目前對于大多數(shù)礦井提升機閘瓦來說，在高速、重載等極端制動工況下，其組織成分極易在短時間內(nèi)發(fā)生質(zhì)變，從而導致制動器摩擦失效，釀成重大安全事故，給人們帶來巨大的經(jīng)濟損失。
[0004]現(xiàn)有礦井提升機閘瓦工作環(huán)境中存在大功率電器設備，使其不可避免承受一定強度電磁場的影響，而相關資料已表明磁場也是摩擦學行為的重要影響因素之一，因此應該重視磁場對閘瓦摩擦磨損性能的影響。此外，由于磁場具有良好的可控性，若能充分利用磁場對制動摩擦行為的積極影響，并將其應用于對制動摩擦過程的主動控制，則可顯著提高提升機摩擦制動器的制動效能與可靠性，但由于現(xiàn)有閘瓦材料均為非金屬、非鐵磁性材料，使得對制動摩擦過程的磁場控制還不具備最基本的物質(zhì)條件和技術基礎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方及其制作方法，該閘瓦材料耐熱性好、摩擦磨損性能穩(wěn)定，能較好適應礦井提升機高速、重載等極端制動工況，并具有新的功能性一磁性，可為將來發(fā)展磁場控制的摩擦制動技術奠定物質(zhì)基礎。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方，材料配方由以下重量份的組分組成:
腰果殼油改性酚醛樹脂10-15份，丁腈橡膠3-5份，
玻璃纖維15-20份，針狀硅灰石12-18份，
芳綸纖維3-8份，石墨2-4份，
長石粉8-15份，沸石5-10份，
摩擦粉4-6份，硫酸鋇10-15份，
碳包覆納米超順磁性顆粒5-15份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份，
脫模劑1_3份；
其中碳包覆納米超順磁性顆粒為:碳包覆納米Fe3O4、碳包覆α-Fe和碳包覆a - Fe2O3中的一種或任意組合。
[0007]一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦的制作方法，包括以下步驟: A.將所有原材料材料在烘干箱中，在溫度30°C干燥處理6小時；
B.將纖維材料制成短纖維；
C.將塊狀物料經(jīng)過粉碎機處理，粉碎成細粉碎；
D.將物料投入到混料機中進行高速混合20-30min；
E.將碳包覆納米超順磁性顆粒經(jīng)超聲波分散處理30min-50min；
F.將超聲波分散處理后的碳包覆納米超順磁性顆粒加入到粉狀材料中用混料機混合20-30min，采用開煉機熔融共混；
G.將混料在粉碎機中粉碎成細粉末，將混料粉末放入到熱壓成型機上的模具內(nèi)，在溫度140°C?180°C條件下加壓20MPa?25MPa，壓制3次后保壓20min，壓制成型后脫模；
H.再經(jīng)定型熱處理，在160°C?200°C溫度下熱處理保溫6h，最后，去毛刺及制成成品。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:在配合外加磁場作用下，納米超順磁性礦井提升機閘瓦表現(xiàn)出穩(wěn)定的摩擦磨損性能和良好的耐熱性，較好的適應了高速、重載等極端制動工況。碳包覆納米超順磁性顆粒對閘瓦進行改性，提高了閘瓦的耐熱性和抗沖擊強度，減小了磨損率。納米超順磁性礦井提升機閘瓦具有較高的相對磁導率和飽和磁化強度，為制動摩擦過程的磁場控制提供了最基本的物質(zhì)條件。利用磁場的可控性和其對制動摩擦行為的積極影響，將納米超順磁性礦井提升機閘瓦應用于對制動摩擦過程的主動控制，可實現(xiàn)摩擦制動器的制動效能與可靠性的顯著提高。此外，納米超順磁性礦井提升機閘瓦無需事先充磁，制動過程可通過外磁場調(diào)節(jié)磁性的大小和有無來調(diào)節(jié)控制摩擦行為。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0010]下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]本納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方，材料配方由以下重量份的組分組成:
改性樹脂組分包括:腰果殼油改性酚醛樹脂10-15份，丁腈橡膠3-5份；
復合纖維組分包括:玻璃纖維15-20份，針狀硅灰石12-18份，芳綸纖維3-8份； 輔料組分包括:石墨2-4份，長石粉8-15份，沸石5-10份，硫酸鋇10-15份；
礦物填料組分包括:摩擦粉4-6份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份，脫模劑1-3份；
碳包覆納米超順磁性顆粒5-15份。
[0012]其中碳包覆納米超順磁性顆粒為:碳包覆納米Fe3O4、碳包覆α -Fe和碳包覆α -Fe2O3中的一種或任意組合。
[0013]實施例一
腰果殼油改性酚醛樹脂12份；丁腈橡膠4份；玻璃纖維18份；針狀硅灰石15份；芳綸纖維5份，石墨4份，長石粉8份，沸石6份，摩擦粉4份，硫酸鋇10份，碳包覆納米Fe3O4(16nm以下)10份，硅烷偶聯(lián)劑2份，脫模劑2份。
[0014]實施例二
腰果殼油改性酚醛樹脂10份；丁腈橡膠3份；玻璃纖維15份；針狀硅灰石18份；芳綸纖維4份，石墨2份，長石粉15份，沸石8份，摩擦粉5份，硫酸鋇11份，碳包覆a -Fe( 5nm以下)5份，硅烷偶聯(lián)劑2份，脫模劑2份。
[0015]實施例三
腰果殼油改性酚醛樹脂15份；丁腈橡膠5份；玻璃纖維15份；針狀硅灰石12份；芳綸纖維8份，石墨2份，長石粉8份，沸石5份，摩擦粉4份，硫酸鋇10份，碳包覆α - Fe2O3(20nm以下)15份，硅烷偶聯(lián)劑3份，脫模劑2份。 [0016]如圖1所示:納米超順磁性礦井提升機閘瓦的制作方法，將所有原材料材料在烘干箱中，在溫度30°C干燥處理6小時；將纖維材料制成短纖維；將塊狀物料經(jīng)過粉碎機處理，粉碎成細粉碎；將物料投入到混料機中進行高速混合20-30min ;將碳包覆納米超順磁性顆粒經(jīng)超聲波分散處理30min-50min ;將超聲波分散處理后的碳包覆納米超順磁性顆粒加入到粉狀材料中用混料機混合20-30min，采用開煉機熔融共混；將混料在粉碎機中粉碎成細粉末，將混料粉末放入到熱壓成型機上的模具內(nèi)，在溫度140°C~180°C條件下加壓20MPa~25MPa，壓制3次后保壓20min，壓制成型后脫模；再經(jīng)定型熱處理，在160°C~200°C溫度下熱處理保溫6h，最后，去毛刺及制成成品。
[0017]將三種實施例制備的納米超順磁性閘瓦分別在摩擦標準試驗機上進行恒壓定速試驗，壓力為0.98MPa，速度為16.7m/s，分別在溫度為100°C、150°C、200°C、250°C以及從250°C降到100°C五個溫度范圍下進行摩擦試驗測定摩擦系數(shù)和磨損率，并對其在室溫下的沖擊強度、硬度進行測試(試驗盤材料為16Mn鋼板，表面粗糙度Ra值應小于1.6 μ m，其硬度為150~160HB)。本發(fā)明參照國家標準JB/T 3721-1999《礦井提升機盤形制動器閘瓦》的有關技術規(guī)范，通過試驗測試了摩擦系數(shù)、磨損率、室溫下的沖擊強度和硬度結果如下表所示。
[0018]實施例一制備閘瓦摩擦性能測試表
【權利要求】
1.一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方，其特征在于，材料配方由以下重量份的組分組成: 腰果殼油改性酚醛樹脂10-15份，丁腈橡膠3-5份， 玻璃纖維15-20份，針狀硅灰石12-18份， 芳綸纖維3-8份，石墨2-4份， 長石粉8-15份，沸石5-10份， 摩擦粉4-6份，硫酸鋇10-15份， 碳包覆納米超順磁性顆粒5-15份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份， 脫模劑1_3份； 其中碳包覆納米超順磁性顆粒為:碳包覆納米Fe3O4、碳包覆α-Fe和碳包覆a - Fe2O3中的一種或任意組合。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方，其特征在于，所述的碳包覆納米Fe3O4為16nm以下、碳包覆α -Fe為5nm以下、碳包覆α - Fe2O3為20nm以下。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦配方，其特征在于，所述的材料配方由以下重量份的組分組成: 腰果殼油改性酚醛樹脂12份，丁腈橡膠4份， 玻璃纖維18份，針狀硅灰石15份， 芳綸纖維5份，石墨4份， 長石粉8份，沸石6份， 摩擦粉4份，硫酸鋇10份， 碳包覆納米Fe3O4IO份，硅烷偶聯(lián)劑2份， 脫模劑2份。
4.制備如權利要求1所述的一種納米超順磁性礦井提升機閘瓦的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: A.將所有原材料材料在烘干箱中，在溫度30°C干燥處理6小時； B.將纖維材料制成短纖維； C.將塊狀物料經(jīng)過粉碎機處理，粉碎成細粉碎； D.將物料投入到混料機中進行高速混合20-30min； E.將碳包覆納米超順磁性顆粒經(jīng)超聲波分散處理30min-50min； F.將超聲波分散處理后的碳包覆納米超順磁性顆粒加入到粉狀材料中用混料機混合20-30min，采用開煉機熔融共混； G.將混料在粉碎機中粉碎成細粉末，將混料粉末放入到熱壓成型機上的模具內(nèi)，在溫度140°C?180°C條件下加壓20MPa?25MPa，壓制3次后保壓20min，壓制成型后脫模； H.再經(jīng)定型熱處理，在160°C?200°C溫度下熱處理保溫6h，最后，去毛刺及制成成品。
【文檔編號】F16D69/02GK103939510SQ201410183849
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權日:2014年5月4日
【發(fā)明者】鮑久圣, 陰妍, 胡東陽, 劉金革, 劉同岡, 劉書進, 劉陽 申請人:中國礦業(yè)大學盱眙礦山裝備與材料研發(fā)中心, 中國礦業(yè)大學