本發(fā)明涉及一種有機(jī)合成摩擦材料、制動(dòng)閘片/閘瓦及其制備方法，涉及列車(chē)制動(dòng)。

背景技術(shù)：

1、由于碳陶盤(pán)的低導(dǎo)熱系數(shù)，配備碳陶盤(pán)的列車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中所生成的熱量幾乎全部由摩擦材料吸收，且摩擦面溫度遠(yuǎn)高于普通鋼盤(pán)或者鐵盤(pán)，進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)合成摩擦材料的磨損率增加，基體在高溫下性能降低，對(duì)摩擦顆粒的附著力降低，導(dǎo)致摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，因此裝備碳陶盤(pán)的列車(chē)對(duì)制動(dòng)閘片的耐熱性要求極高。目前在試驗(yàn)臺(tái)上能與碳陶盤(pán)適配的摩擦材料主要是碳碳復(fù)合材料和粉末冶金材料。傳統(tǒng)有機(jī)合成材料其基體主要是橡膠和樹(shù)脂，耐受溫度都低于450℃，即使通過(guò)傳統(tǒng)炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)橡膠進(jìn)行增強(qiáng)，但是補(bǔ)強(qiáng)效果并不能應(yīng)對(duì)急速升溫的要求，因此急需一款能在高速列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中依然能保持耐熱性良好的制動(dòng)閘片/閘瓦。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種有機(jī)合成摩擦材料、制動(dòng)閘片/閘瓦及其制備方法，以解決現(xiàn)有有機(jī)合成閘片在配備碳陶盤(pán)的高速列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中耐熱性差的問(wèn)題。

2、本發(fā)明問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明公開(kāi)一種有機(jī)摩擦材料，由以下材料制備得到，包括：基體，所述基體中包括環(huán)氧樹(shù)脂、增韌劑、丁腈橡膠粉和過(guò)氧化物；基體補(bǔ)強(qiáng)組分，所述基體補(bǔ)強(qiáng)組分中包括有機(jī)蒙脫土、甲基丙烯酸鋅和碳納米管；摩擦調(diào)整組分，所述摩擦調(diào)整組分中包括氧化鋁陶瓷顆粒、硫化銅和水鎂石。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的摩擦材料的原料組分中，固化后的環(huán)氧樹(shù)脂和丁腈橡膠粉具有良好的耐磨性和耐受高溫性，有助于提高摩擦材料的耐磨性和耐熱性；過(guò)氧化物可以促進(jìn)丁腈橡膠分子之間的交聯(lián)反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有助于增強(qiáng)摩擦材料的耐磨性；增韌劑添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，在環(huán)氧樹(shù)脂中形成微觀的彈性相或粒子分散體系，可以提高本發(fā)明的抗沖擊能力，并且增韌劑在提高韌性的同時(shí)，還可以降低材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使材料分子鏈柔性增加，有助于提高摩擦材料的耐磨性和耐熱性，進(jìn)而有助于提高摩擦材料的整體性能和穩(wěn)定性。

5、另外，本發(fā)明的摩擦材料使用甲基丙烯酸鋅，具有良好的耐熱性和耐老化性，并且甲基丙烯酸鋅在過(guò)氧化物硫化過(guò)程中，甲基丙烯酸鋅通過(guò)“原位聚合法”進(jìn)行聚合，在此過(guò)程中，甲基丙烯酸鋅一邊溶解擴(kuò)散，一邊在過(guò)氧化物的作用下聚合，增加了交聯(lián)鍵的數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分散，對(duì)丁腈橡膠起到了很好的增強(qiáng)作用，有利于改善摩擦材料的機(jī)械性能、耐磨性和耐老化性能；碳納米管在丁腈橡膠基體中可以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或者纖維狀結(jié)構(gòu)，增加了材料的內(nèi)聚力和韌性。有機(jī)蒙脫土的納米級(jí)層狀結(jié)構(gòu)可以在摩擦材料中形成網(wǎng)絡(luò)，有利于增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和剛度，并且層狀結(jié)構(gòu)也可以吸收和分散熱量，使有機(jī)合成材料具有較好的氣體阻隔性，有利于增加摩擦材料的阻燃性能。

6、本發(fā)明所使用的氧化鋁陶瓷顆粒，其具有出色的耐高溫性能，不會(huì)發(fā)生明顯的變形或破裂，其較高的硬度，能夠提供有效的制動(dòng)性能，降低磨損率，并且氧化鋁陶瓷顆粒具有良好的熱導(dǎo)性，在列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中可以避免閘片過(guò)熱；硫化銅在高溫下具有較好的穩(wěn)定性，將其添加到閘片中可以提高閘片的熱穩(wěn)定性，并且具有良好的潤(rùn)滑性能，能夠填充摩擦材料中的縫隙，降低材料的磨損率；水鎂石的片狀結(jié)構(gòu)有助于高溫潤(rùn)滑，可以減緩摩擦表面的溫度上升，延長(zhǎng)閘片的使用壽命，有利于穩(wěn)定閘片的高溫摩擦性能。

7、由于摩擦材料的各組分之間相互配合或反應(yīng)，有效提高了有機(jī)合成摩擦材料的耐熱性、基體強(qiáng)度，能夠滿(mǎn)足在高速列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中依然能保持耐熱性良好的制動(dòng)閘片/閘瓦的要求。

8、進(jìn)一步地，所述有機(jī)合成摩擦材料以重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分制備得到：6份～12份的環(huán)氧樹(shù)脂，0.4份～0.6份的增韌劑，8份～20份的丁腈橡膠粉，1份～2份的過(guò)氧化物，1份～2份的有機(jī)蒙脫土，0.5份～1.5份的甲基丙烯酸鋅，1份～3份的碳納米管，2份～6份的氧化鋁陶瓷顆粒，2份～4份的硫化銅，2份～6份的水鎂石。

9、進(jìn)一步地，所述基體補(bǔ)強(qiáng)組分還包括鋼纖維；和/或，

10、所述摩擦調(diào)整組分還包括碳化硅、顆粒石墨、硫化銻、云母赤鐵粉、鉻鐵粉、硅藻土的任意一種或幾種。

11、進(jìn)一步地，所述基體補(bǔ)強(qiáng)組分中，還包括如下重量份數(shù)的組分：18份～35份的鋼纖維，和/或，

12、所述摩擦調(diào)整組分中，還包括如下重量份數(shù)的組分：2份～4份的碳化硅，6份～12份的顆粒石墨，2份～4份的硫化銻，6份～9份的云母赤鐵粉，6份～10份的鉻鐵粉，2份～5份的硅藻土。

13、第二方面，本發(fā)明還公開(kāi)一種有機(jī)合成摩擦材料的制備方法，用于制備上述有機(jī)合成摩擦材料，包括以下步驟：

14、將環(huán)氧樹(shù)脂、增韌劑、丁腈橡膠粉、過(guò)氧化物、有機(jī)蒙脫土和甲基丙烯酸鋅充分混合，得到預(yù)混料a；

15、將所獲取的預(yù)混料a進(jìn)行加壓密煉，得到混合物b，密煉時(shí)間為2～4min，密煉壓力為6～8kpa；

16、將碳納米管投入所述混合物b中進(jìn)行加壓密煉，得到混合物c，密煉時(shí)間為4～6min，密煉壓力為6～8kpa；

17、將氧化鋁陶瓷顆粒、硫化銅、水鎂石投入所述混合物c中進(jìn)行加壓密煉，得到混合物d，密煉時(shí)間為4～6min，密煉壓力為6～7kpa，密煉溫度為90℃～110℃；

18、將所述混合物d冷卻至30℃以下，使用破碎機(jī)破碎過(guò)篩，獲得有機(jī)合成摩擦材料。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，用上述制備方法制備有機(jī)合成摩擦材料時(shí)，通過(guò)進(jìn)行混料、造粒，材料各組分均勻分布，再在指定的壓力和時(shí)間內(nèi)進(jìn)行壓制，壓制過(guò)程中各組分相互配合，不易偏析，可以提高有機(jī)合成摩擦材料的強(qiáng)度、耐磨性和耐熱性。本發(fā)明制備的有機(jī)合成摩擦材料的耐熱性、基體強(qiáng)度，能夠滿(mǎn)足在高速列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中依然能保持耐熱性良好的制動(dòng)閘片/閘瓦的要求。

20、進(jìn)一步地，還將鋼纖維投入所述混合物b中進(jìn)行加壓密煉；和/或，

21、還將碳化硅、顆粒石墨、硫化銻、云母赤鐵粉、鉻鐵粉、硅藻土的任意一種或幾種共同投入到所述混合物c中進(jìn)行加壓密煉。

22、第三方面，本發(fā)明還公開(kāi)一種制動(dòng)閘片/閘瓦，包括：

23、鋼背；

24、如上所述的有機(jī)合成摩擦材料，所述有機(jī)合成摩擦材料固定于鋼背上。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的制動(dòng)閘片/閘瓦，當(dāng)與碳陶盤(pán)進(jìn)行摩擦制動(dòng)時(shí)，其在迅速升溫過(guò)程中，力學(xué)性能不會(huì)有明顯衰減，基體耐受能力強(qiáng)，能夠牢牢固定住影響摩擦系數(shù)的磨料，穩(wěn)定摩擦系數(shù)，降低磨損率，能夠滿(mǎn)足在高速列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中依然能保持耐熱性良好的制動(dòng)閘片/閘瓦的要求。

26、第四方面，本發(fā)明還公開(kāi)一種制動(dòng)閘片/閘瓦的制備方法，用于制作上述制動(dòng)閘片/閘瓦，包括以下步驟：

27、將所述有機(jī)合成摩擦材料與鋼背一起壓制成型，得到冷胚；

28、對(duì)所述冷胚進(jìn)行熱處理，得到制動(dòng)閘片/閘瓦。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述制備方法制備制動(dòng)閘片時(shí)，將有機(jī)合成摩擦材料與鋼背一起壓制成型，需要較少的工藝步驟和設(shè)備，提高了生產(chǎn)效率。熱處理可以改變閘片的組織結(jié)構(gòu)，使其獲得更高的硬度和強(qiáng)度，提高閘片的耐磨性，并且可以消除材料內(nèi)部的空洞，增加制動(dòng)閘片的耐熱性，能夠滿(mǎn)足在高速列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中依然能保持耐熱性良好的制動(dòng)閘片/閘瓦。

30、進(jìn)一步地，將所述有機(jī)合成摩擦材料與鋼背一起壓制成型使用的方式為冷壓。

31、進(jìn)一步地，對(duì)冷胚進(jìn)行熱處理包括：

32、對(duì)冷胚進(jìn)行第一熱處理，所述第一熱處理的溫度為室溫～110℃，升溫時(shí)間1～2h，保溫時(shí)間2～4h；

33、對(duì)冷胚進(jìn)行第二熱處理，所述第二熱處理的溫度為110℃～160℃，升溫時(shí)間2～3h，保溫時(shí)間1～3h；

34、對(duì)冷胚進(jìn)行第三熱處理，所述第三熱處理的溫度為160℃～190℃，升溫時(shí)間1～2h，保溫時(shí)間2～5h；

35、對(duì)冷胚進(jìn)行第四熱處理，所述第四熱處理的溫度為190℃～220℃，升溫1～2h，保溫1～3h。