CN104059260B - 一种耐高温复合型功能闸瓦及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种与金属粘合性优异、耐高温的复合型功能闸瓦，采用酚醛树脂、白炭黑、促H体系产生协同效应，提高闸瓦与钢背的粘合。酚醛树脂采用硼改性的酚醛树脂，由于树脂中含有B-O键，因而提高了树脂的耐热性，分解温度的提高可使摩擦时低分子物及气体的逸出减少，防止热衰退现象，使摩擦因稳定。

Description

一种耐高温复合型功能闸瓦及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦及其制备方法，属于刹车片材料技术领域。

背景技术

铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦品种多样，制备方法各有不同。但大多采用以酚醛树脂为粘结剂，热压模塑固化成型的生产工艺制备而成。这种材料及工艺制造的合成闸瓦目前在速度不超过90km/h、轴重不大于21t的铁道货车中已经普及，其性能基本能满足制动要求。随着国际铁道货车向高速、重载的方向发展，我国现有铁道线路上最高运行速度120km/h、23t～25t轴重的铁道货车已在大力推广运用之中。高速、重载铁道货车在有效制动距离内对闸瓦的摩擦系数、热稳定性、粘结强度、抗弯曲强度和抗冲击强度均有较高的要求，采用现有以普通树脂为粘结体系的合成闸瓦，存在摩擦系数不稳定、金属镶嵌、摩擦体易断裂、掉渣、掉块且使用寿命短等问题，危及行车安全，无法满足现有高速、重载铁道货车行驶中的制动要求。从2002年开始，中国全面使用高摩擦系数合成闸瓦用于铁路货车的制动，目前全路大量使用的型号有HGM-A和HGM-B两种闸瓦。经过几年的运行，效果良好，但其使用寿命有待提高。

专利201210117213.3公开了一种合成闸瓦及其制备方法，该合成闸瓦包括：酚醛树脂3-5份、丁腈橡胶1.5-3.5份、石墨1.5-3.5份、还原铁粉3.5-5.5份、钢纤维4.5-6.5份、硅灰石1.5-3.5份、海泡石2.5-4.5份、钾长石3.5-5.5份、氧化铝0.05-0.20份、硫磺0.15-0.40份和促进剂0.05-0.20份。使用寿命仍偏短，平均基本在4-7个月，车辆运行仅10-15万公里，无法达到20-24万公里的要求。

专利201310148298.6公开了一种城市轨道车辆用合成闸瓦及其制造方法，包括以下重量份的组分：丁腈橡胶10～15份，腰果壳油改性酚醛树脂10～20份，玄武岩纤维6～10份，炭纤维4～8份，钢纤维8～15份，海泡石纤维5-8份，六次甲基四胺2～6份，氧化铁粉5～8份，鳞片石墨5～7份，铬铁矿5～7份，硫酸钡6～9份，钾长石3～6份，摩擦粉5～8份。解决城市轨道合成闸瓦金属镶嵌、热裂纹、热斑以及雨雪天气条件下摩擦系数下降过快的问题。

专利200910242230公开了一种闸瓦生产方法、闸瓦、摩擦体及其应用，所述摩擦体的原料的组分及各组分的质量百分比为：丁腈橡胶7％-15％；甲阶段酚醛树脂4％-8％；云母氧化铁7.5％-13％；钢纤维14％-18％；石墨3％-8％；摩擦粉4％-9％；氧化镁5.5％-13％；石油焦炭4％-8％；二硫化钼2％-5％；矿物纤纤维18％-30％；炭黑1％-4％；不溶性硫磺0.5％-3％；二硫化四甲基秋兰姆0.2％-1％；各组分百分比之和为100％；将混合好的高分子复合材料和钢背放入成型模具中常温压制成型；将压制成型后的器件放入摩擦材料专用固化炉进行固化处理，将完成固化处理后的器件锯切得到成品闸瓦；所述固化处理温度为80～200℃；固化时间为28～35h。

专利201210180621为解决现有高速、重载铁道货车行驶制动需要的铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦制造成本与稳定性和耐磨性能的矛盾，提供一种可靠性、稳定性更好、成本更低和制造工艺更简单的铁道货车用高摩擦合成闸瓦，公开了一种铁道货车用合成闸瓦，其特征在于，摩擦体由下述重量比的材料合成：丁腈橡胶6～10、改性酚醛树脂2～8、钢棉纤维3～6、海泡石纤维9～16、复合矿物纤维2～16、石墨5～13、煅烧铝钒土0.4～2、硫酸钡20～24、钾长石粉8～12、铁粉10～20、以及添加剂1～3。

然而上述现有专利技术存在不可避免的缺点：1、产品与金属的粘合性较差，容易脱落；2、普通酚醛树脂结构上由于存在酚羟基和亚甲基容易氧化，其耐热性能受到影响。提高树脂的耐热性，是闸瓦的发展趋势。分解温度的提高可使摩擦时低分子物及气体的逸出减少，防止热衰退现象，使摩擦因稳定。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种与金属粘合性优异、耐高温的复合型功能闸瓦，所述闸瓦的配方如下，以重量份计：

NBR:5～10,

BR:2～5

SBR:3～7

酚醛树脂：5～15

ZnO:2～3

S:0.3～0.5

MgO:5～7

促进剂DM:0.2～0.5

促进剂TMTD:0.3～0.8

促进剂H:0.2～0.3

防老剂D:0.2～0.4

金属纤维：15～20

矿物纤维：15～25

白碳黑：5～8

石油焦：7～18

二硫化钼：2～3

芳纶浆粕：4～5

BaSO4:18～30

钛酸钾晶须：2～8。

本发明采用的酚醛树脂、白碳黑、促H体系具有协同效应，有利于提高产品与金属的粘合。

上述酚醛树脂为硼改性的酚醛树脂，该材料在树脂中有B-O键，因而提高了树脂的耐热性，分解温度的提高可使摩擦时低分子物及气体的逸出减少，防止热衰退现象，使摩擦因稳定。可选用酚醛树脂PF-6700，济南圣泉集团生产。

本发明的闸瓦采用“密炼法”无尘生产工艺。采用橡胶、树脂、填料用密炼机强力混拌，取代摩擦材料常规生产中塑炼、热辊炼、粉碎等工艺，取代高速混拌料工艺和设备。利用密炼机在一定压力下捏合、搅拌和强力剪切使橡胶破碎、降解并与粉状树脂(也有用湿法树脂)及其它物料共混，加工出均匀，松散的绒纤维状和小颗粒模塑料。对产品的性能如硬度、密度、弯曲度，冲击强度均有较好的改善，对制品摩擦磨损性能可以按要求进行调整。可减轻操作工人劳动强度；改善生产环境，生产现场无粉尘飞扬；所得模塑料形态为表面粗糙，疏松小颗粒，减少二次扬尘，改善了复合材料界面；工艺适应性强，可生产软质公交车刹车片，亦可生产货车、挂车型刹车片；降低扬尘，净化生产环境。提高气孔率，优化NVH性能。减小热膨胀。因系非均相结构，降低磨耗，延长产品使用寿命。环保生产工艺，为我国摩擦材料可持续发展奠定良好的基础。

表1传统配方摩擦磨损性能

表2本发明配方摩擦磨损性能

具体实施方式

本发明实施例提供一种闸瓦生产方法，包括如下步骤：

1、将闸瓦原料充分混合均匀后，进行密闭式啮炼混合、破碎得到混合好的高分子复合材料；

2、步骤1中的闸瓦原料的配方以重量份计为：

NBR:5～10

BR:2～5

SBR:3～7

硼改性的酚醛树脂：5～15

ZnO:2～3

S:0.3～0.5

MgO:5～7

促进剂DM:0.2～0.5

促进剂TMTD:0.3～0.8

促进剂H:0.2～0.3

防老剂D:0.2～0.4

金属纤维：15～20

矿物纤维：15～25

白碳黑：5～8

石油焦：7～18

二硫化钼：2～3

芳纶浆粕：4～5

BaSO4:18～30

钛酸钾晶须：2～8

3、将混合好的高分子复合材料和瓦背放入成型模具中常温压制成型；所述的瓦背为经过冲压、抛丸、喷涂处理的瓦背。

4、将压制成型后的器件放入闸瓦固化炉进行固化处理，将完成固化处理后的器件锯切得到成品闸瓦。

所述固化处理温度可以为240～280℃；固化时间可以为28～35h。

闸瓦的具体组分可以如表3所示：

表3闸瓦配方

上述配方的测试结果如下表4：

表4闸瓦测试数据

表4续

表4续

以上所述各实施例仅为本发明具有代表性的实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种复合型功能闸瓦，其特征在于，配方如下：

NBR:5～10,

BR:2～5

SBR:3～7

酚醛树脂：5～15

ZnO:2～3

S:0.3～0.5

MgO:5～7

促进剂DM:0.2～0.5

促进剂TMTD:0.3～0.8

促进剂H:0.2～0.3

防老剂D:0.2～0.4

金属纤维：15～20

矿物纤维：15～25

白碳黑：5～8

石油焦：7～18

二硫化钼：2～3

芳纶浆粕：4～5

BaSO₄:18～30

钛酸钾晶须：2～8；

所述酚醛树脂为硼改性的酚醛树脂。

2.一种闸瓦生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、将权利要求1的闸瓦原料配方充分混合均匀后，进行密闭式啮炼混合、破碎得到混合好的高分子复合材料；

2)、将混合好的高分子复合材料和钢背放入成型模具中常温压制成型；

3)、将压制成型后的器件放入闸瓦固化炉进行固化处理，将完成固化处理后的器件锯切得到成品闸瓦。

3.根据权利要求2的闸瓦生产方法，其特征在于：

所述固化处理温度可以为240～280℃；固化时间可以为28～35h。