專利名稱：城軌車輛用合成閘瓦及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通車輛配件領(lǐng)域，尤其涉及一種城軌車輛用合成間瓦及其制造 方法。
背景技術(shù)：
目前，軌道交通運(yùn)輸正朝著高速、重載的方向發(fā)展，基于對安全的考慮，對閘瓦的 要求也越來越高。在城軌車輛剎車制動的情況下，閘瓦表面工作溫度可達(dá)500°C，甚至更高。 這就需要高耐溫性和高耐磨性的閘瓦材料來維持城軌車輛制動性能的穩(wěn)定，保證行車安 全。在鐵道部門廣泛應(yīng)用的制動材料，主要有高磷鑄鐵間瓦、聚合物基合成間瓦和銅基粉末 冶金閘瓦。早期高磷鑄鐵閘瓦應(yīng)用于普通非提速列車；銅基粉末冶金閘瓦應(yīng)用于高速動車 組；聚合物基合成閘瓦應(yīng)用于鐵路貨車和城市軌道客車。聚合物基合成閘瓦由樹脂、橡膠、 金屬粉末和潤滑材料混合加熱壓制而成，有著優(yōu)越的常溫性能，比重輕，在城市軌道車輛上 得到普遍使用。聚合物基合成間瓦目前通常采用價格便宜的酚醛樹脂為粘結(jié)劑。酚醛樹脂本 身是應(yīng)用最廣泛的合成材料之一，經(jīng)固化后具有耐熱性好、力學(xué)強(qiáng)度高、堅(jiān)硬耐磨、常溫 性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。例如發(fā)明專利“地鐵車輛用高摩合成閘瓦及其制造方法”(專利號 01126440. 3)，以改性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，鋼纖維和芳綸漿粕為增強(qiáng)材料，再填充摩擦性能 調(diào)節(jié)劑壓制閘瓦。但酚醛樹脂在高溫下易分解，使其在使用過程中出現(xiàn)力學(xué)性能下降的現(xiàn) 象。同時，鋼纖維的加入會導(dǎo)致噪音，而芳綸漿粕在混料過程中易團(tuán)聚從而引起閘瓦制動性 能下降和不穩(wěn)定，也為大家所公認(rèn)的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本發(fā)明旨在公開一種具有更好的耐熱、耐磨性 能，并且噪音低、性能穩(wěn)定的城軌車輛用合成閘瓦及其制造方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種城軌車輛用合成閘瓦，其特征在于它以針狀硅灰石為增強(qiáng)材料，聚雙馬來酰 亞胺樹脂為基體材料，填充摩擦性能調(diào)節(jié)劑，采用熱壓工藝制成，所述間瓦的各組分重量比
如下
聚雙馬來酰亞胺樹脂8
丁腈橡膠6
石墨12-24%
鐵粉4-16%
硅灰石4-12%
摩擦粉6-14%
重晶石21-39%
偶聯(lián)劑0-6%
其中，丁腈橡膠作為增韌組元，采用交聯(lián)型粉末丁腈橡膠，為白色彈性粉狀物，密 度為 0. 96g/cm3 ；石墨、鐵粉和摩擦粉作為摩擦性能調(diào)節(jié)劑，所述鐵粉為樹枝狀鐵粉，密度為7. 5g/ cm3, Fe 含量彡 95%。所述城軌車輛用合成閘瓦的制造方法，包括以下工藝步驟(1)原料混合將重量比為聚雙馬來酰亞胺樹脂8-16%、丁腈橡膠6-14%、石墨 12- %、鐵粉4-16%硅灰石4-12%、摩擦粉6-14%、重晶石21-39%、偶聯(lián)劑0-6%的原料 均勻混合20分鐘；(2)熱壓成型將前述混好的原料放入模具中熱壓成型，在此過程中，溫度為 215-225°C，壓力 30-50MPa，熱壓時間為 1. 0-2. Omin/mm ；(3)熱處理將熱壓的成形物放入熱處理爐中，最終在180-240°C條件下熱處理 7-15小時得到所述閘瓦。由此可見，本發(fā)明提供的城軌車輛用合成閘瓦以聚雙馬來酰亞胺樹脂和丁腈橡膠 為粘合劑，以石墨、摩擦粉、鐵粉為摩擦性能調(diào)節(jié)劑，以針狀硅灰石纖維為增強(qiáng)材料、以重晶 石為輔助填料，并加入偶聯(lián)劑使無機(jī)組分和有機(jī)組分更好的結(jié)合。其原理在于聚雙馬來酰 亞胺屬于加聚型聚酰亞胺，具有比酚醛樹脂更突出的熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能、抗輻射和耐溶劑 性能，并且在高溫和高速等極端環(huán)境下有很好的摩擦磨損性能，是一類有潛力應(yīng)用于摩擦 學(xué)領(lǐng)域中的基體材料。它在成型過程中無低分子副產(chǎn)物放出，且容易控制，固化物結(jié)構(gòu)致 密，缺陷少，具有較高的強(qiáng)度和模量。這些特性保證了由聚雙馬來酰亞胺制備的合成間瓦的 基本性能高于目前使用酚醛樹脂作為基體材料制備的閘瓦。在保證耐磨性和力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，采用針狀硅灰石代替鋼纖維和芳綸漿粕作為 合成閘瓦的增強(qiáng)材料，既能消除鋼纖維的加入導(dǎo)致的噪音，也避免了芳綸漿粕在混料過程 中易團(tuán)聚引起閘瓦制動性能下降和不穩(wěn)定的問題。通過反復(fù)制動實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示本發(fā)明所述的城軌車輛用合成閘瓦，其摩擦系數(shù)穩(wěn) 定、耐磨損、低磨耗、無龜裂和金屬鑲嵌、不傷害車輪，具有較好的耐候性，對城市不產(chǎn)生污 染；因而能滿足城軌列車的使用要求。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
城軌車輛用合成閘瓦的組分(重量百分比)如下
組分重量百分含量
聚雙馬來酰亞胺樹脂12%
丁腈橡膠10%
石墨18%
鐵粉10%
硅灰石8%
摩擦粉10%
重晶石30%
偶聯(lián)劑(市售南大-42)2%
將原材料按比例混合均勻20min，將混好的壓塑料放入模具內(nèi)熱壓成型，其工藝參 數(shù)為溫度220°C，壓力40MPa，時間1. anin/mm。最后將成形物放入熱處理爐中，并最終在 220°C條件下熱處理10小時得到產(chǎn)品。摩擦磨損試驗(yàn)在GF150D型定速摩擦機(jī)上進(jìn)行，摩擦壓力為0. 57MPa，摩擦盤材料 為H13，摩擦半徑為150mm，轉(zhuǎn)速可調(diào)控范圍為0-3000r/min。實(shí)驗(yàn)分兩步進(jìn)行，一是由高速 度開始定速摩擦，實(shí)驗(yàn)速度梯度降低，按轉(zhuǎn)速120km/h、100km/h、/80km/h、/60km/h、40km/ h、20km/h順序操作實(shí)驗(yàn)；二是由低速度開始定速摩擦，實(shí)驗(yàn)速度梯度升高，按轉(zhuǎn)速20km/h、 40km/h、/60km/h、/80km/h、100km/h、120km/h順序操作實(shí)驗(yàn)。在每一速度條件下，摩擦?xí)r間 為30s，測試試樣實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量損失以確定累計(jì)磨損率。制得的城軌車輛用合成閘瓦采用GF150D型定速摩擦機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表1實(shí)施例1的摩擦磨損數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1. 一種城軌車輛用合成閘瓦，其特征在于它以針狀硅灰石為增強(qiáng)材料，聚雙馬來酰 亞胺樹脂為基體材料，填充摩擦性能調(diào)節(jié)劑，采用熱壓工藝制成，所述間瓦的各組分的重量比如下聚雙馬來酰亞胺樹脂8-16%丁腈橡膠6-14%石墨12- %鐵粉4-16%硅灰石4-12%摩擦粉6-14%重晶石21-39%偶聯(lián)劑0-6%其中，丁腈橡膠作為增韌組元，采用交聯(lián)型粉末丁腈橡膠，為白色彈性粉狀物，密度為 0. 96g/cm3 ；石墨、鐵粉和摩擦粉作為摩擦性能調(diào)節(jié)劑，所述鐵粉為樹枝狀鐵粉，密度為7. 5g/cm3, 佝含量> 95%。
2. 一種城軌車輛用合成間瓦的制造方法，包括以下工藝步驟(1)原料混合將重量比為聚雙馬來酰亞胺樹脂8-16%、丁腈橡膠6-14%、石墨 12- %、鐵粉4-16%硅灰石4-12%、摩擦粉6-14%、重晶石21-39%、偶聯(lián)劑0-6%的原料 均勻混合20分鐘；(2)熱壓成型將前述混好的原料放入模具中熱壓成型，在此過程中，溫度為 215-225°C，壓力 30-50MPa，熱壓時間為 1. 0-2. Omin/mm ；(3)熱處理將熱壓的成形物放入熱處理爐中，最終在180-M0°C條件下熱處理7-15小 時得到所述閘瓦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一種城軌車輛用合成閘瓦及其制備方法，它以針狀硅灰石為增強(qiáng)材料，聚雙馬來酰亞胺樹脂為基體材料，填充摩擦性能調(diào)節(jié)劑，采用熱壓工藝制成，其各組分配比如下聚雙馬來酰亞胺樹脂8-16％，丁腈橡膠6-14％，石墨12-24％，鐵粉4-16％，硅灰石4-12％，摩擦粉6-14％，重晶石21-39％，偶聯(lián)劑0-6％；本發(fā)明所述的城軌車輛用合成閘瓦，其摩擦系數(shù)穩(wěn)定、耐磨損、低磨耗、無龜裂和金屬鑲嵌、不傷害車輪，具有較好的耐候性，低噪聲，對城市不產(chǎn)生污染；能夠滿足城軌列車的使用要求。
文檔編號C08K3/34GK102134397SQ201110042990
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者王才朋, 覃作祥, 陸興 申請人:大連交通大學(xué)