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

背景技術(shù)：

1、由于碳陶盤的低導(dǎo)熱系數(shù)，配備碳陶盤的列車在制動過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)高于普通鋼盤或者鐵盤，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，因此裝備碳陶盤的列車對制動閘片的耐熱性要求極高。目前在試驗(yàn)臺上能與碳陶盤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脂，耐受溫度都低于450℃，即使通過傳統(tǒng)炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑對橡膠進(jìn)行增強(qiáng)，但是補(bǔ)強(qiáng)效果并不能應(yīng)對急速升溫的要求，因此急需一款能在高速列車制動過程中依然能保持耐熱性良好的制動閘片/閘瓦。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種有機(jī)合成摩擦材料、制動閘片/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的高速列車制動過程中耐熱性差的問題。

2、本發(fā)明問題是以下述技術(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)氧樹脂、增韌劑、丁腈橡膠粉和過氧化物；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)氧樹脂中，在環(huán)氧樹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氧化物硫化過程中，甲基丙烯酸鋅通過“原位聚合法”進(jìn)行聚合，在此過程中，甲基丙烯酸鋅一邊溶解擴(kuò)散，一邊在過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)納米級分散，對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，在列車制動過程中可以避免閘片過熱；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)有助于高溫潤滑，可以減緩摩擦表面的溫度上升，延長閘片的使用壽命，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，能夠滿足在高速列車制動過程中依然能保持耐熱性良好的制動閘片/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)氧樹脂、增韌劑、丁腈橡膠粉、過氧化物、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，能夠滿足在高速列車制動過程中依然能保持耐熱性良好的制動閘片/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)明還公開一種制動閘片/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)明的制動閘片/閘瓦，當(dāng)與碳陶盤進(jìn)行摩擦制動時(shí)，其在迅速升溫過程中，力學(xué)性能不會有明顯衰減，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，能夠滿足在高速列車制動過程中依然能保持耐熱性良好的制動閘片/閘瓦的要求。

26、第四方面，本發(fā)明還公開一種制動閘片/閘瓦的制備方法，用于制作上述制動閘片/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、對所述冷胚進(jìn)行熱處理，得到制動閘片/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，增加制動閘片的耐熱性，能夠滿足在高速列車制動過程中依然能保持耐熱性良好的制動閘片/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，對冷胚進(jìn)行熱處理包括：

32、對冷胚進(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。