一种大轴重货车闸瓦用摩擦材料及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种大轴重货车闸瓦用摩擦材料，该摩擦材料具体组分的质量百分比为：6～12的丁腈橡胶、1～4的丁苯橡胶、3～8的甲阶段酚醛树脂、0.4～1的不溶性硫磺、0.1～0.6的促进剂、0.1～0.6的固化剂、2～6的炭黑、8～18的重晶石、1～4的蓝晶石、17～40的混杂纤维、7～14的氧化镁、2～6的石油焦、2～8的硫酸钙晶须、1～4的二硫化钼、1～5的鳞片石墨、1～4的人造石墨、1～4的云母氧化铁和1～3的硫化锑。该摩擦材料能够满足大轴重货车用闸瓦所需的摩擦性能和力学性能，满足铁路货车重载高速运营要求。
【专利说明】一种大轴重货车闸瓦用摩擦材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁路货车用闸瓦【技术领域】，尤其涉及一种大轴重货车闸瓦用摩擦材料 及制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，铁路是国民经济的大动脉和国家的重要基础设施，近年来我国铁路事业取 得了跨越式的发展。其中铁路货车向高速、重载方向发展，轴重的增加、速度的提高均对列 车制动材料提出了更高的要求，货车制动用闸瓦应具有较高的机械强度、良好的耐热性和 导热性、稳定的摩擦性能、较低的磨损以及降低对车轮的磨耗和热损伤。但目前国内货车闸 瓦用摩擦材料仅能满足轴重小于25吨货车制动要求，无法适应轴重大于30吨货车的制动 运营要求。
[0003] 以铁路货车为例，现用铁路货车用闸瓦大多采用以树脂为主要粘结体系的材料， 经热压成型制备而成，这种材料制备的闸瓦在载重80T、时速100公里条件下，其性能基本 满足制动要求。但铁路货车在重载、高速行驶的情况下，如铁路货车载重量高于100吨、时 速大于100公里条件下，在制动时，要求制动力较大，对闸瓦的耐温性能和机械强度均有很 高的要求，现有以树脂为主要粘结体系制备的闸瓦，存在摩擦性能不够稳定、摩擦体易断 裂、掉块，金属镶嵌严重等问题，易造成车轮划痕、热损伤甚至危及行车安全，无法满足现有 重载、高速大轴重铁路货车的制动要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种大轴重货车闸瓦用摩擦材料及制备方法，该摩擦材料能 够满足大轴重货车用闸瓦所需的摩擦性能和力学性能，满足铁路货车重载高速运营要求。
[0005] -种大轴重货车闸瓦用摩擦材料，该摩擦材料具体组分的质量百分比为：
[0006] 6?12的丁腈橡胶、1?4的丁苯橡胶、3?8的甲阶段酚醛树脂、0. 4?1的不 溶性硫磺、0. 1?0. 6的促进剂、0. 1?0. 6的固化剂、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1? 4的蓝晶石、17?40的混杂纤维、7?14的氧化镁、2?6的石油焦、2?8的硫酸钙晶须、 1?4的二硫化钥、1?5的鳞片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化铁和1?3的 硫化锑，其中：
[0007] 所述促进剂包括二硫化四甲基秋兰姆TMTD，或一硫化四甲基秋兰姆TMTM与N-环 已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺不同配比组成的复合促进剂；
[0008] 所述固化剂为六次甲基四胺。
[0009] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述摩擦材料能够满足大轴重货车用闸 瓦所需的摩擦性能和力学性能，满足铁路货车重载高速运营要求；且用该摩擦材料制备的 闸瓦强度高、冲击韧性好，具有稳定的摩擦性能和良好的耐磨性；解决了合成闸瓦在重载高 速下断裂、掉块的缺陷和对车轮的损伤，能长期用于温度变化大的环境中，适用于地域广， 地区差异大的应用环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0011] 图1所示为本发明实施例所述大轴重货车闸瓦用摩擦材料的制备方法流程示意 图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0013] 本发明实施例所述制动摩擦材料属于高分子三元复合材料，材料配方中以丁腈橡 胶、丁苯橡胶、甲阶段酚醛树脂为粘结体系，以矿物纤维、钢纤维、碳纤维、聚丙烯腈浆泊混 杂纤维为增强组分，以填料蓝晶石、石墨、二硫化钥等为摩擦性能调节剂或配合剂，以超速 和慢速促进剂配合组成促进剂组份。配方中优化各组分配比，充分利用各组分性能，兼顾材 料具有较好的强度和韧性，满足货车重载高速运营要求。具体来说，该摩擦材料具体组分的 质量百分比为：
[0014] 6?12的丁腈橡胶、1?4的丁苯橡胶、3?8的甲阶段酚醛树脂、0. 4?1的不 溶性硫磺、0. 1?0. 6的促进剂、0. 1?0. 6的固化剂、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1? 4的蓝晶石、17?40的混杂纤维、7?14的氧化镁、2?6的石油焦、2?8的硫酸钙晶须、 1?4的二硫化钥、1?5的鳞片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化铁和1?3的 硫化锑，其中：
[0015] 所述促进剂包括二硫化四甲基秋兰姆TMTD，或一硫化四甲基秋兰姆TMTM与N-环 已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺不同配比组成的复合促进剂；这样就可保证材料在密炼过程具 有较好的工艺性能，材料固化后具有优良的力学性能；
[0016] 上述固化剂可以为六次甲基四胺。
[0017] 具体实现中，所述甲阶段酚醛树脂为液体树脂，且在130°c下凝胶时间为10? 15min，在135°C下非挥发份为70?80%。有机液体树脂能够保证与粉末或颗粒材料充分 浸润，保证摩擦材料的强度和性能均一。
[0018] 另外，所述混杂纤维主要组分的质量百分比包括：
[0019] 10?25的钢纤维、5?15的矿物纤维、1?4的碳纤维和1?2的聚丙烯腈浆泊； 使用混杂纤维充分使用了各种纤维的性能，利用了钢纤维导热性，聚丙烯腈浆泊的柔韧性， 尤其碳纤维能同时增加材料强度和摩擦界面的导热性。
[0020] 所述硫酸钙晶须具有补强、增韧和提高材料耐热性的作用。
[0021] 下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施 例所述大轴重货车闸瓦用摩擦材料的制备方法流程示意图，所述方法包括：
[0022] 步骤11 :将制备摩擦材料所需的各原材料组份在啮合型密炼机中经橡胶预炼、密 炼加热3?5分钟、清扫、密炼、密炼调节3?5分钟和密炼破碎的步骤进行混炼；
[0023] 其中，各原材料组份的质量百分比为：
[0024] 6?12的丁腈橡胶、1?4的丁苯橡胶、3?8的甲阶段酚醛树脂、0. 4?1的不 溶性硫磺、0. 1?0. 6的促进剂、0. 1?0. 6的固化剂、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1? 4的蓝晶石、17?40的混杂纤维、7?14的氧化镁、2?6的石油焦、2?8的硫酸钙晶须、 1?4的二硫化钥、1?5的鳞片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化铁和1?3的 硫化铺。
[0025] 在上述混炼过程中，将各原材料组份投入密炼机中，通过啮合性密炼机对各原材 料组份密炼加热3?8分钟，并密炼调节3?5分钟；在密炼过程中温度控制在80?120°C、 压力控制在2?12Mpa，经密闭混炼后的材料分散均勻，性能稳定。
[0026] 实际中，啮合型密炼机的密炼处理过程可以由计算机自动控制，事先设置好密炼 程序，以自动控制的方式得到所需摩擦材料。
[0027] 步骤12 :混炼结束后的胶料排出后经破碎处理即得到所述摩擦材料。
[0028] 具体实现过程中，所述破碎处理的过程具体包括三级破碎处理，其中：
[0029] -级粗碎处理后，使混合料的粒度小于200mm ;
[0030] 二级粗碎处理后，使混合料的粒度小于20mm ;
[0031] 三级细碎处理后，使混合料的粒径小于5mm，且有机粘结剂均匀包裹在无机颗粒表 面。
[0032] 另外，在具体实现中还可以利用所制得的摩擦材料制备闸瓦，具体来说：
[0033] 使用所述三级细碎处理后的胶料采用常温压制工艺压制闸瓦，其中压制条件为： 使用500吨压机，排气压力8MPa?llMPa，排气次数1?3次，定型压制压力为22MPa? 25MPa，压制时间为40s?60s ;
[0034] 将经过压制处理后的闸瓦装入箱式固化炉中进行程序式升温固化，固化温度与时 间见下表1所示：
[0035] 表 1
【权利要求】
1. 一种大轴重货车闸瓦用摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料具体组分的质量百分 比为： 6?12的丁腈橡胶、1?4的丁苯橡胶、3?8的甲阶段酚醛树脂、0. 4?1的不溶性硫 磺、0. 1?0. 6的促进剂、0. 1?0. 6的固化剂、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1?4的蓝 晶石、17?40的混杂纤维、7?14的氧化镁、2?6的石油焦、2?8的硫酸钙晶须、1?4 的二硫化钥、1?5的鳞片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化铁和1?3的硫化铺， 其中： 所述促进剂包括二硫化四甲基秋兰姆TMTD，或一硫化四甲基秋兰姆TMTM与N-环已 基-2-苯骈噻唑次磺酰胺不同配比组成的复合促进剂； 所述固化剂为六次甲基四胺。
2. 根据权利要求1所述大轴重货车闸瓦用摩擦材料，其特征在于， 所述甲阶段酚醛树脂为液体树脂，且在130°C下凝胶时间为10?15min，在135°C下非 挥发份为70?80%。
3. 根据权利要求1所述大轴重货车闸瓦用摩擦材料，其特征在于，所述混杂纤维主要 组分的质量百分比包括： 10?25的钢纤维、5?15的矿物纤维、1?4的碳纤维和1?2的聚丙烯腈楽泊。
4. 一种大轴重货车闸瓦用摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括： 将制备摩擦材料所需的各原材料组份在啮合型密炼机中经橡胶预炼、密炼加热3?5 分钟、清扫、密炼、密炼调节3?5分钟和密炼破碎的步骤进行混炼； 混炼结束后的胶料排出后经破碎处理即得到所述摩擦材料； 其中，各原材料组份的质量百分比为： 6?12的丁腈橡胶、1?4的丁苯橡胶、3?8的甲阶段酚醛树脂、0. 4?1的不溶性硫 磺、0. 1?0. 6的促进剂、0. 1?0. 6的固化剂、2?6的炭黑、8?18的重晶石、1?4的蓝 晶石、17?40的混杂纤维、7?14的氧化镁、2?6的石油焦、2?8的硫酸钙晶须、1?4 的二硫化钥、1?5的鳞片石墨、1?4的人造石墨、1?4的云母氧化铁和1?3的硫化铺。
5. 根据权利要求4所述大轴重货车闸瓦用摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述混 炼的步骤具体包括： 将各原材料组份投入密炼机中，通过啮合性密炼机对各原材料组份密炼加热3?8分 钟，并密炼调节3?5分钟； 在密炼过程中温度控制在80?120°C、压力控制在2?12Mpa。
6. 根据权利要求4所述大轴重货车闸瓦用摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述破 碎处理的过程具体包括三级破碎处理，其中： 一级粗碎处理后，使混合料的粒度小于200mm ; 二级粗碎处理后，使混合料的粒度小于20mm ; 三级细碎处理后，使混合料的粒径小于5mm，且有机粘结剂均匀包裹在无机颗粒表面。
7. 根据权利要求6所述大轴重货车闸瓦用摩擦材料的制备方法，其特征在于，在所述 三级细碎处理后，所述方法还包括： 使用所述三级细碎处理后的胶料采用常温压制工艺压制闸瓦，其中压制条件为：使用 500吨压机，排气压力8MPa?1 IMPa，排气次数1?3次，定型压制压力为22MPa?25MPa， 压制时间为40s?60s ; 将经过压制处理后的闸瓦装入箱式固化炉中进行程序式升温固化； 并在固化结束后，待炉内温度降到80°C以下时出炉，得到所述闸瓦成品。
【文档编号】C09K3/14GK104087245SQ201410310701
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】张旭锋, 周建华, 霍孟申 申请人:北京瑞斯福高新科技股份有限公司