一种具有稳定制动性能的火车闸片/闸瓦及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料技术领域，具体设及一种具有稳定制动性能的火车闽片/闽 瓦及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 长久W来火车的基础制动是摩擦制动，当使用盘型制动时其制动部件为闽片，而 踏面制动时是闽瓦。随着电气化线路的普及，目前火车机车（无论是高铁、动车组还是大功 率货运列车）基本采用了盘型制动，其制动更换件为闽片；而火车的货运车辆主要还是采 用高摩闽瓦。因为事关人身安全和车辆及营运安全，所W对闽片/闽瓦的质量要求甚严，目 前需要CRCC(中铁铁路产品认证中屯、）认证合格后才能装车使用。火车的闽片/闽瓦从材 质上看，又分有机合成材料、金属材料、粉末冶金材料等，本发明设及的是有机合成材料闽 片/闽瓦，与之对应的对摩偶（制动盘/车轮轮缘）皆为金属材料，一般为铸铁、铸钢或锻 钢等。
[0003] 对闽片/闽瓦制动性能的检测，目前的技术标准中规定了常溫干态高低制动推力 下一次停车制动、常溫潮湿状态下低制动推力一次停车制动、连续紧急制动停车、持续制动 下立即停车、坡道调速持续制动和静摩擦等多种条件下的瞬时摩擦系数和平均摩擦系数的 限定范围，也规定了相应条件下经过数次或数十次制动后的磨损率要求，设及到几十次甚 至上百次制动工况下的闽片/闽瓦的表现，若有一次瞬时摩擦系数或平均摩擦系数超出允 许范围即判为不合格，因此对闽片/闽瓦制动性能的考核极为苛刻。
[0004] 同时闽片/闽瓦的使用环境又较为宽泛且时有极端条件出现，如环境因素中雨 雪、风沙、灰尘、沿海高盐度雾气及跨越大经缔度区域会经历高低溫冲击等，机械因素中制 动间隙、偏磨、制动端面不平、制动盘热斑、制动盘划伤及微细热裂纹等，都会造成制动闽片 /闽瓦的制动性能的波动。
[0005] 另一方面，随着火车运行速度的提高，制动动能急剧增加，在制动过程中制动盘/ 制动片摩擦面的溫度梯度增大，并由此产生热应力，可能造成金属制动盘出现热裂纹甚至 有可能导致热裂纹的产生和扩展等后果，还能导致并因此导致其对摩偶即合成制动闽片/ 闽瓦的表面成分随时发生变化并出现快速磨损，从而影响制动性能或曰导致瞬时摩擦系数 (或平均摩擦系数）的数值产生波动。运就是为何闽片/闽瓦在制动过程中，其摩擦系数通 常随溫度、速度W及载荷变化而变化的根本原因。
[0006] 火车的调速和制动，一般希望各种工况下其制动闽片/闽瓦的摩擦性能尽可能稳 定一致，运样整个车辆编组各单元的制动动作才能尽量协调，实现整列火车平稳的调速和 制动，防止紧急制动下的机车车头与车辆之间的前后冲动（车头与车辆或前后车辆间的摩 擦制动减速度不一致）或纵向冲动。
[0007] 火车的合成闽片/闽瓦，一般由基体树脂、增强纤维、摩擦性能调节剂和填料等成 分组成。其原料种类有十种左右，每种成分所起的作用各不相同，各成分的性能、比例、物理 形貌都会直接影响制动材料的物理性能、机械性能和制动性能。仅就各组分对制动性能的 影响来讲，研究证明各组分的作用不如组分之间的相互交错的作用大，即组分之间存在协 同作用。
[0008] 为了得到具有稳定制动性能的合成闽片/闽瓦，中国专利CN10219015A申请一 种列车制动用混杂纤维增强摩擦材料及其制备方法，其采用复合改性酪醒树脂为粘结剂， 选用炭纤维、金属纤维、无机矿物纤维作为增强纤维，改善了不同速度下的摩擦性能。
[0009] 为了提高摩擦材料的摩擦磨损性能，中国专利CN101851420A和CN104311847 A申请一种在摩擦中形成转移膜的材料体系，系将聚苯硫酸和聚四氣乙締1:1混合，该混合 物然后与硫化锋、氣化巧1:2:2混合，W2. 5%的量加入摩擦材料中，制动时在制动对偶面 形成转移膜而提高摩擦材料的高溫摩擦磨损性能。
[0010] 中国专利CN104214259A申请一种低地板轻轨电车用合成闽片及其制造方法，采 用改性酪醒树脂，并用聚醋型聚氨醋、下腊橡胶、=元乙丙橡胶等为增初成分，辅W其它必 要组分然后烧结成型，其合成闽片的摩擦系数高且耐磨性好。
[0011] 中国专利CN104387634A申请一种HGM-C型高摩合成闽瓦及其制备方法，使用橡 胶切块塑炼后加入辅料混炼，然后社胶片和瓦背处理热压成型得到闽瓦，其硫化产品摩擦 磨耗性能符合运装货车巧002]《铁路货车高摩擦系数合成闽瓦技术条件（暂行）》要求。
[0012] 但是，现有技术中的火车闽片/闽瓦都着重强调从起始配料阶段上改变组分来稳 定摩擦系数并改善耐磨性，能做到产品质量的"出厂"控制，但是火车闽片/闽瓦属于牺牲 材料，在制动过程中其成分随时会因受热和快速摩擦而改变，因此无法在其实施制动时做 至ir即时"稳定化控制，故运些火车闽片/闽瓦在使用中一般不会具有稳定的制动性能，同 时表现出柔初性、贴合性和吸收噪音的效果不彰。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的是为了解决现有闽片/闽瓦生产技术中存在的制动过程中"即时" 稳定化控制薄弱的问题，而提出一种具有稳定制动性能的火车闽片/闽瓦及其制备方法， 主要是制备时利用了优选的天然高分子材料作为"即时"稳定化调节剂。
[0014] 目前尚未见将天然高分子材料应用到制备火车闽片/闽瓦中的专利文献报导，天 然高分子材料的种类众多，不同种类的天然高分子材料都具有不同的性质，所W从如此多 种类中选择一种或多种应用到制备火车闽片中是需要精屯、挑选的，因为本申请选取的天然 高分子调节剂须与其它组分配合，尤其是在摩擦热和力化学作用下会变性为粘滞物质，该 粘滞质成分与基体树脂及部分填充料产生协同作用，可W使得闽片/闽瓦的制动性能稳定 化，且能赋予闽片/闽瓦良好的柔初性、表面贴合性及吸收制动噪音的效果。由于本发明要 解决的技术问题、采用的技术方案都需要专业技能，所取得的技术效果需要严格的铁路部 口的准入考核和工程实践验证，所W本申请的技术方案不是显而易见的。
[0015] 为了解决W上技术问题，本发明的技术方案为：
[0016] 一种天然高分子调节剂在制备具有稳定制动性能的火车闽片/闽瓦中的应用。
[0017] 优选的，所述天然高分子调节剂为纤维素、再生纤维素、海藻酸巧、槐豆胶、卡拉 胶、壳聚糖和甲壳素中的一种或多种。
[0018] 一种具有稳定制动性能的火车闽片/闽瓦，由W下重量份的组分组成：天然高分 子调节剂6~18份，环烧酸盐2~5份，憐酸盐1~3份，粉末橡胶3~12份，环氧化物 3~9份，改性酪醒树脂8~24份，钢纤维5~15份，摩擦调节剂5~15份，炭材料5~ 15份，填料加至100份。
[0019] 优选的，所述火车闽片/闽瓦，由W下重量份的组分组成：天然高分子调节剂9~ 14份，环烧酸盐3~4份，憐酸盐1~3份，粉末橡胶5~9份，环氧化物5~7份，改性酪 醒树脂14~20份，钢纤维7~12份，摩擦调节剂5~10份，炭材料9~15份，填料加至 100 份。
[0020] 进一步优选的，所述火车闽片/闽瓦，由W下重量份的组分组成：天然高分子调节 剂10份，环烧酸盐3份，憐酸盐2份，粉末橡胶5份，环氧化物5份，改性酪醒树脂20份，钢 纤维10份，摩擦调节剂5份，炭材料15份，填料加至100份。
[0021] 优选的，所述环烧酸盐为环烧酸巧、环烧酸儀、环烧酸锋、环烧酸锡、环烧酸儀或环 烧酸钻。
[0022] 优选的，所述憐酸盐为焦憐酸钢、酸式焦憐酸钢、焦憐酸钟、焦憐酸巧、六偏憐酸钢 或多聚憐酸锭。
[0023] 优选的，所述粉末橡胶为顺下橡胶、下腊橡胶、簇基下腊橡胶、S元共聚ACR橡胶、 S元共聚MBS橡胶、S元共聚SBS橡胶或C阳橡胶，所述粉末橡胶的粒径范围为20~800nm。
[0024] 优选的，所述环氧化物的环氧值大于6. 0%，舰值小于3%。
[00巧]优选的，所述的改性酪醒树脂为径甲基尼龙改性酪醒树脂、聚酷胺改性酪醒树脂、 松香改性酪醒树脂、聚乙締醇缩下醒改性酪醒树脂、腰果油改性酪醒树脂、桐油改性酪醒树 月旨、环氧树脂改性酪醒、有机娃改性酪醒树脂、苯胺改性酪醒树脂、=聚氯胺改性酪醒树脂、 聚氨醋改性酪醒树脂、棚改性酪醒树脂、締丙基棚酪醒树脂、Si化纳米粒子改性酪醒树脂或 Ti〇2纳米粒子改性酪醒树脂。
[0026] 优选的，所述摩擦调节剂为硫铁矿粉、错英粉、丫-氧化侣、儀侣尖晶石、儀橄揽石 粉、裡辉石或蛋石，摩擦调节剂的粒度小于300目。
[0027] 优选的，所述炭材料为多孔性炭材料，
[0028] 进一步优选的，所述炭材料为蠕虫状膨胀石墨、鱗片石墨、活性炭粉、石油焦炭、渐 青焦炭、煤焦炭、纳米补强炭黑、活性炭纤维、单壁或多壁炭纳米管。
[0029] 优选的，所述填料为粘±、娃藻±、海泡石、坡缕石粉、凹凸棒石、云母粉、絹云母 粉、碳酸巧、高岭±或硫酸领。
[0030] 一种具有稳定制动性能的火车