CN108410042A - 一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于高制动能量的合成摩擦材料，按质量百分比计，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶8‑11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8‑10％、硫化铁矿物5‑8％、硅藻土8‑10％、钢纤维3‑4％、无机矿物纤维9‑11％、泡沫铁粉3‑4％、钾长石粉3‑4％、纳米沉淀硅酸钡40‑51％、造粒硫磺0.05‑0.15％、硬脂酸0.06‑0.20％、促进剂CZ 0.06‑0.20％、氧化锌0.05‑0.15％；本发明采用羧基丁腈橡胶及纳米蒙托土改性酚醛树脂作为粘合剂，充分发挥彼此的协同效应，显著提高了所述合成摩擦材料的隔热效率和热稳定性。

Description

一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法
技术领域
本发明属于摩擦材料领域，具体涉及一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法。
背景技术
现有的跨座式单轨列车采用电控制动和空气制动，两者配合使用，基础制动采用盘型制动，使用合成闸片和制动盘来摩擦起到制动的作用，因而合成闸片和制动盘的摩擦性能决定了单轨列车的安全性和制动能效。在正常的制动条件下的电控制动和空气基础制动配合使用，要求在制动过程中具有较高的停车精度和舒适性，在紧急制动情况下，保证列车能够在安全距离内停车。而现有单轨列车坡度大，制动能量高，同时由于单轨闸片的结构及尺寸特殊，不同于UIC541-3和TB/T3118标准规定的尺寸，其摩擦面积较小，在制动过程中单位面积的制动能量要远高于普通的地铁车辆，因此对于基础制动单元的摩擦副的稳定性要求较高，要求合成闸片在不同的制动能量和制动环境下，具有足够的摩擦稳定性与制动舒适性，保证单轨列车的安全及舒适性，在整个寿命周期内保持摩擦性能稳定。同时由于轨道车辆的城市属性，对于环保性越来越高，要求使用无石棉、无铅，同时要降低铜等重金属材料，因此逐渐开始限制合成摩擦材料中的铜的使用，相应的开始重视采用无机复合摩擦调节剂。
现有技术中，多采用丁腈橡胶及部分改性酚醛树脂作为粘合剂体系的合成摩擦材料，其在高制动能量下，摩擦系数衰退严重，不利于保证行车的安全性；同时在使用过程中产生大量的含铜粉尘，不利于环保。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法。本发明采用羧基丁腈橡胶及纳米蒙托土改性酚醛树脂作为粘合剂，充分发挥彼此的协同效应，显著提高了所述合成摩擦材料的隔热效率和热稳定性；同时采用硅藻土和高纯度的硫化铁作为摩擦性能调节剂，能够在在高制动能量情况下，降低所述合成摩擦材料的摩擦系数热衰退和高温磨损。
用于实现上述目的的技术方案如下：
本发明提供一种适用于高制动能量的合成摩擦材料，所述合成摩擦材料的原料包含：羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌。
优选地，按质量百分比计，所述合成摩擦材料的原料包含：羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％；
优选地，按质量百分比计，所述合成摩擦材料的原料包含：羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ0.15％、氧化锌0.1％。
优选地，所述合成摩擦材料的原料由羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌组成；
优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料的原料由羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％组成；
优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料的原料由羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ0.15％、氧化锌0.1％组成。
优选地，所述羧基丁腈橡胶为羧基丁腈橡胶N41；
优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为375-425目；优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为400目的通过率≥95％。
优选地，所述钢纤维的长度为1～3.5mm；优选地，所述钢纤维的含铁量＞96％；
优选地，所述泡沫铁粉的粒度为100-150目；优选地，所述泡沫铁粉的粒度为120目的通过率≥99％；优选地，所述泡沫铁粉的松密度≤1.8；
优选地，所述钾长石粉的粒度为175-230目；优选地，所述钾长石粉的粒度为200目的通过率≥95％；优选地，所述钾长石粉中的氧化钾含量＞90％；
优选地，所述硅藻土的粒度为≥500目；优选地，所述硅藻土的粒度为500目的通过率≥85％；
优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300-325目；优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300目的通过率≥90％；
优选地，所述硫化铁矿物中的硫化铁含量＞95％；优选地，所述硫化铁矿物包含硫化铁、二硫化亚铁、硫化亚铁和三硫化二铁；
优选地，所述硅藻土的密度＜2.0g/cm3；优选地，所述硅藻土的比表面积＞65m/g；
优选地，所述纳米沉淀硅酸钡的粒度为300-350目；优选地，所述纳米沉淀硅酸钡的粒度为300目的通过率≥99％；优选地，所述纳米沉淀硅酸钡中的硅酸钡含量＞75％。
本发明还提供一种如本发明所述的适用于高制动能量的合成摩擦材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，塑炼；
(2)将步骤(1)得到的物料放置20-26h后，将该物料与硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，密炼；
(3)将步骤(2)得到的物料放置20-26h后，热压处理；
(4)对步骤(3)得到的物料热处理。
优选地，所述步骤(1)中，所述塑炼时间为5～7min；优选地，所述塑炼温度≤30-90℃；
优选地，所述步骤(2)中，所述密炼压力为0.7-0.8MPa；优选地，所述密炼温度为80-110℃；优选地，所述密炼时间为8-12min；优选地，所述步骤(2)还包括将经过上述密炼的物料进行破碎的步骤；优选地，所述破碎后的粒度＜3mm；
优选地，所述步骤(3)中，所述热压温度为140-155℃，优选145-150℃；优选地，所述热压压力为12-18MPa，优选15-18Mpa；优选地，所述热压时间为10-15min，优选12-14min；
优选地，所述步骤(4)中，所述热处理的温度为80-160℃，优选160℃；优选地，所述热处理过程的升温速率为5-10℃/h，优选8℃/h；优选地，所述热处理的时间为2h。
优选地，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，塑炼时间为6min，温度小于30-90℃；
(2)将步骤(1)得到的物料放置24h，后将该物料与硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，密炼，所述密炼压力为0.7～0.8MPa，所述密炼温度为80～110℃，所述密炼时间为8～12min，所述密炼后进行破碎，所述破碎后的粒径＜3mm；
(3)将步骤(2)得到的物料放置24h后，进行热压处理，所述热压温度为145-150℃，所述热压压力为15-18Mpa，所述热压时间为12-14min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述升温速率为8℃/h，，所述热处理的保温时间为2h。
本发明所述的适用于高制动能量的合成摩擦材料以及根据本发明所述的制备方法制备的合成摩擦材料在制备适用于高制动能量的闸片中的用途。
现有技术中，普遍采用的是丁腈橡胶和丁苯橡胶的共混，同时采用腰果壳油改性酚醛树脂作为粘合剂，与本发明相比，其粘合剂的高温力学性能及高温稳定性要差，在温度超过300℃后，其力学性能急剧下降，从而致使得到的合成摩擦材料的摩擦系数在高温及高速下急剧衰退，同时由于界面阻值热传导性能差，致使所得到的摩擦材料的非摩擦面不断受制动热循环冲击，导致摩擦性能不稳定。本发明所述合成摩擦材料采用硅藻土和硫化铁，保证合成摩擦材料基体在循环热冲击下的力学性能和摩擦稳定性，同时硫化铁在受热分解时带走热量，二者相互作用与影响，保证了高温制动时的摩擦稳定性。
本发明本发明所述合成摩擦材料作为一种基础制动部件，通过与相应的摩擦副的摩擦来达到传递制动动力的作用，通过将动能转化为摩擦热能来达到消耗能量制动的目的。
从摩擦材料属性来讲，要求在不同速度及制动压力下摩擦系数稳定，由于摩擦热的影响，摩擦材料的摩擦系数随着速度的增加而降低，摩擦系数降低的程度对于保证列车高速制动具有隐患，因此车辆制动系统都对摩擦系数衰退进行了限制，要求在高速制动时，具备最基本的保证安全的摩擦系数，尤其在列车高速紧急制动时，会产生大量的制动热量，要保证在高速紧急制动的安全，就要求摩擦材料在消耗大量制动热的情况下，保证摩擦系数不衰退。所述合成摩擦材料本质上是聚合物基三元复合材料，是物理与化学复合体；它是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，因此合成摩擦材料在高温制动热量作用下的力学性能及摩擦性能与基体粘合剂密切相关，本发明所述合成摩擦材料采用羧基丁腈橡胶及纳米蒙托土改性酚醛树脂作为粘合剂，充分发挥彼此的协同效应，显著提高了所述合成摩擦材料的隔热效率和热稳定性，保证了所述粘合剂在高温热影响下的稳定性和力学性能，从而保证所述合成摩擦材料在高制动能量下的摩擦系数不产生大规模衰退，降低了合成摩擦材料对于速度及稳定的敏感性，这对于采用自动控制技术控制的轨道车辆设置行车制动力是非常有益的，同时对于自动驾驶过程的停车精度也有保障。
现有的合成摩擦材料通常是以酚醛树脂和橡胶为粘合剂体系，由于酚醛树脂种类及橡胶种类不同，不同橡胶及酚醛树脂的复合效应和机理有很大的区别；而本发明根据不同种类橡胶和树脂的相似相容原理，以羧基丁腈橡胶及蒙托土改性酚醛树脂的为主粘合剂体系，所述羧基丁腈橡胶由于引入了羧基增加了极性，增大了其对蒙托土改性酚醛树脂的相容性，同时由于其的羧基引入及极性作用，能够增强其与蒙托土改性酚醛的交联程度，增强了整个粘合剂体系的耐热性，保证在高循环工况下，粘合剂体系的稳定性。所述蒙托土改性酚醛树脂是指无机纳米蒙托土与酚醛树脂的混合，并通过超声波使其混合均匀，采用插层技术制备的蒙托土改性酚醛树脂，其中，蒙托土在树脂中的分散体系具备极大的比表面积和表面自由能，由于纳米效应从而提高了蒙托土改性酚醛树脂分子链在加热过程中断裂所需要的能量，同时蒙托土隔热性能良好，能够阻止热量向材料内部扩散，可降低树脂热分解产物在材料中的渗透率，从而提升所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的高温稳定性。
本发明采用高纯度的硫化铁及硅藻土作为主要摩擦性能调节剂，可以降低所述合成摩擦材料的摩擦系数热衰退，降低高温磨损及降低制动噪音，同时由于硫化铁及硅藻土的使用可以降低所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的使用量，一定程度上提升了摩擦材料整体的热稳定性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述合成摩擦材料冲击强度高、硬度适中，压缩模量低，保证了其在制动过程中与摩擦副匹配，能够降低制动噪音；
2、本发明所述合成摩擦材料在整个制动过程中，其摩擦系数随着速度增长衰减程度小，摩擦系数稳定，磨耗量小，能够满足制动精度高、制动能量大的城轨车辆的制动要求；
3、本发明所述合成摩擦材料克服了大部分摩擦材料以铜作为热性能改善及摩擦系数调整的缺陷，作为界面温度调节的物质没有采用传统的铜粉及铜纤维，可以避免摩擦材料对于水体的污染，具有环保性；
4、本发明所述合成摩擦材料在120公里速度上摩擦系数衰减小，能够满足未来120速度等级的城轨车辆摩擦的制动要求；
5、本发明所述合成摩擦材料的原材料来源广泛，价格低廉，环保污染；
6、本发明所述合成摩擦材料的摩擦系数稳定，摩擦系数集中，对于速度敏感性低，可以满足很好的满足轨道车辆摩擦制动精度要求。
具体见表1。
表1：本发明所述合成摩擦材料的性能比较
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
在以下实施例中，各个性能参数的测定方法所依据的国家标准具体如下：
测定方法满足CZJS/T 0012—2016城市轨道交通车辆合成闸片技术规范、TBT3118-2005铁道车辆用合成闸片
原料：
羧基丁腈橡胶，朗盛化学工业公司；
蒙托土改性酚醛树脂，美国圣莱科特公司；
硫化铁，上海罗得新材料公司；
硅藻土，天津泰鸥科技有限公司；
泡沫铁粉，黄石大冶锦鹏摩擦材料厂；
钢纤维，南阳军龙实业有限公司；
其他均为市售产品。
实施例1：本发明所述合成摩擦材料的制备
原料：羧基丁腈橡N41 400g、蒙脱土改性酚醛树脂500g、钢纤维150g、无机矿物纤维450g、硫化铁250g、硅藻土400g、泡沫铁粉150g、钾长石粉200g，纳米沉淀硅酸钡2475g，造粒硫磺5g、硬脂酸7.5g、促进剂CZ 7.5g、氧化锌5g；
制备方法：
(1)将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，经开炼机塑炼6min，温度为30℃；
(2)将步骤(1)得到的物料放置24h，后将该物料与硫化铁、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，采用德国HF公司50E密炼机进行密炼，所述密炼压力为0.7～0.8MPa，所述密炼温度为80℃，所述密炼时间为8min，所述密炼后进行破碎，所述破碎后的粒径为2mm；
(3)将步骤(2)得到的物料放置24h后，采用南通巨能的315吨压机进行热压处理，所述热压温度为150℃，所述热压压力为15Mpa，所述热压时间为13min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述升温速率为8℃/h，，所述热处理的保温时间为2h。
性能测试结果：
上述得到的合成摩擦材料，其硬度(HRR)为66、冲击强度(kJ/m2)为3.6；压缩强度和模量(MPa)分别为：31.2和781，弯曲强度(MPa)为13.1；具体摩擦性能见表2：
表2：本发明所述合成摩擦材料的摩擦性能：
实施例2：本发明所述合成摩擦材料的制备
原料：羧基丁腈橡N41 500g、蒙脱土改性酚醛树脂450g、钢纤维175g、无机矿物纤维500g、硫化铁350g、硅藻土450g、泡沫铁粉150g、钾长石粉150g，纳米沉淀硅酸钡2250g，造粒硫磺5g、硬脂酸7.5g、促进剂CZ 7.5g、氧化锌5g；
制备方法：
(1)将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，经开炼机塑炼6min，温度为60℃；
(2)将步骤(1)得到的物料放置24h，后将该物料与硫化铁、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，采用德国HF公司50E密炼机进行密炼，所述密炼压力为0.7～0.8MPa，所述密炼温度为110℃，所述密炼时间为12min，所述密炼后进行破碎，所述破碎后的粒径为1mm；
(3)将步骤(2)得到的物料放置24h后，采用南通巨能的315吨压机进行热压处理，所述热压温度为155℃，所述热压压力为18Mpa，所述热压时间为12min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述升温速率为8℃/h，，所述热处理的保温时间为2h。
性能测试结果：
上述得到的合成摩擦材料，其硬度(HRR)为57；冲击强度(kJ/m2)为4.5；压缩强度及模量(MPa))分别为：38.1及453；弯曲强度(MPa)17.0；具体摩擦性能见表3：
表3：本发明所述合成摩擦材料的摩擦性能：
实施例3：本发明所述合成摩擦材料的制备
原料：羧基丁腈橡N41 550g、蒙脱土改性酚醛树脂400g、钢纤维200g、无机矿物纤维550g、硫化铁400g、硅藻土500g、泡沫铁粉200g、钾长石粉200g，纳米沉淀硅酸钡2525g，造粒硫磺5g、硬脂酸7.5g、促进剂CZ 7.5g、氧化锌5g；
制备方法：
(1)将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，经开炼机塑炼6min，温度为70℃；
(2)将步骤(1)得到的物料放置24h，后将该物料与硫化铁、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，采用德国HF公司50E密炼机进行密炼，所述密炼压力为0.7～0.8MPa，所述密炼温度为100℃，所述密炼时间为10min，所述密炼后进行破碎，所述破碎后的粒径为1mm；
(3)将步骤(2)得到的物料放置24h后，采用南通巨能的315吨压机进行热压处理，所述热压温度为150℃，所述热压压力为15Mpa，所述热压时间为13min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述升温速率为8℃/h，，所述热处理的保温时间为2h。
性能测试结果：
上述得到的合成摩擦材料，硬度(HRR)为55；击强度(kJ/m2)为4.4；压缩强度及模量(Mpa)分别为：38.1及449；弯曲强度(MPa)为16.9；具体摩擦性能见表4；
表4：本发明所述合成摩擦材料的摩擦性能：
对比实施例1：本领域中合成摩擦材料的制备
原料：羧基丁腈橡N41 350g、蒙脱土改性酚醛树脂750g、钢纤维125g、无机矿物纤维400g、硫化铁200g、硅藻土750g、泡沫铁粉100g、钾长石粉100g，纳米沉淀硅酸钡2200g，造粒硫磺5g、硬脂酸7.5g、促进剂CZ 7.5g、氧化锌5g；
制备方法：
(1)将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，经开炼机塑炼2min，温度为80℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与硫化铁、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡在开炼机上开炼混合，开炼机温度控制在100℃，所述开炼时间为15min，
(3)将步骤(2)得到的物料，采用南通巨能的315吨压机进行热压处理，所述热压温度为150℃，所述热压压力为20Mpa，所述热压时间为10min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述热处理的保温时间为1h。
性能测试结果：
上述得到的合成摩擦材料，硬度(HRR)为66；击强度(kJ/m2)为3.6；压缩强度及模量(Mpa)分别为：31.2及781；弯曲强度(MPa)为13.1；具体摩擦性能见表5；
表5：本领域中合成摩擦材料的摩擦性能：
对比实施例2：本领域中合成摩擦材料的制备
原料：羧基丁腈橡N41 750g、蒙脱土改性酚醛树脂350g、钢纤维300g、无机矿物纤维600g、硫化铁500g、硅藻土250g、泡沫铁粉250g、钾长石粉250g，纳米沉淀硅酸钡1725g，造粒硫磺5g、硬脂酸7.5g、促进剂CZ 7.5g、氧化锌5g；
制备方法：
(1)将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，经开炼机塑炼2min，温度为80℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与硫化铁、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡在开炼机上开炼混合，开炼机温度控制在100℃，所述开炼时间为15min，
(3)将步骤(2)得到的物料，采用南通巨能的315吨压机进行热压处理，所述热压温度为150℃，所述热压压力为20Mpa，所述热压时间为10min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述热处理的保温时间为1h。
性能测试结果：
上述得到的合成摩擦材料，硬度(HRR)为55；击强度(kJ/m2)为4.1；压缩强度及模量(Mpa)分别为：37.2及563；弯曲强度(MPa)为14.2；具体摩擦性能见表6；
表6：本领域中合成摩擦材料的摩擦性能：
对比实施例3：本领域中合成摩擦材料的制备
原料：普通丁腈橡N41 500g、普通2123酚醛树脂450g、钢纤维175g、无机矿物纤维500g、硫化铁0g、硅藻土450g、泡沫铁粉150g、钾长石粉150g，纳米沉淀硅酸钡2250g，造粒硫磺5g、硬脂酸7.5g、促进剂CZ 7.5g、氧化锌5g；
制备方法：
(1)将普通丁腈橡胶N41与2123酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，经开炼机塑炼6min，温度为70℃；
(2)将步骤(1)得到的物料放置24h，后将该物料与硫化铁、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，采用德国HF公司50E密炼机进行密炼，所述密炼压力为0.7～0.8MPa，所述密炼温度为100℃，所述密炼时间为10min，所述密炼后进行破碎，所述破碎后的粒径为1mm；
(3)将步骤(2)得到的物料放置24h后，采用南通巨能的315吨压机进行热压处理，所述热压温度为150℃，所述热压压力为15Mpa，所述热压时间为13min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述升温速率为8℃/h，，所述热处理的保温时间为2h。
性能测试结果：
上述得到的合成摩擦材料，硬度(HRR)为89；冲击强度(kJ/m2)为3.0；压缩强度及模量(Mpa)分别为：22.1及891；弯曲强度(MPa)为11.9；具体摩擦性能见表7；
表7：本领域中合成摩擦材料的摩擦性能：
综上所述，所述合成摩擦材料的摩擦性能对比见表8：
表8：所述合成摩擦材料的摩擦性能对比
实施例4：本发明所述合成摩擦材料的摩擦稳定性及综合力学性能优势
从表9可以看到，本发明所述合成摩擦材料具有明显的摩擦稳定性及综合力学性能优势。
表9：本发明所述合成摩擦材料的摩擦稳定性及综合力学性能
总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (8)

1.一种适用于高制动能量的合成摩擦材料，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌。
2.根据权利要求1所述的合成摩擦材料，其特征在于，按质量百分比计，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ 0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％；
优选地，按质量百分比计，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ 0.15％、氧化锌0.1％。
3.根据权利要求1或2所述的合成摩擦材料，其特征在于，所述合成摩擦材料由羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌组成；
优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料由羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ 0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％组成；
优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料由羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ 0.15％、氧化锌0.1％组成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合成摩擦材料，其特征在于，所述羧基丁腈橡胶为羧基丁腈橡胶N41；
优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为375-425目；优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为400目的通过率≥95％；
优选地，所述钢纤维的长度为1～3.5mm；优选地，所述钢纤维的含铁量＞96％；
优选地，所述泡沫铁粉的粒度为100-150目；优选地，所述泡沫铁粉的粒度为120目的通过率≥99％；优选地，所述泡沫铁粉的松密度≤1.8；
优选地，所述钾长石粉的粒度为175-230目优选地，所述钾长石粉的粒度为200目的通过率≥95％；优选地，所述钾长石粉中的氧化钾含量＞90％；
优选地，所述硅藻土的粒度为≥500目；优选地，所述硅藻土的粒度为500目的通过率≥85％；
优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300-325目；优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300目的通过率≥90％；优选地，所述硫化铁矿物中的硫化铁含量＞95％；优选地，所述硫化铁矿物包含硫化铁、二硫化亚铁、硫化亚铁和三硫化二铁；
优选地，所述硅藻土的密度＜2.0g/cm3；优选地，所述硅藻土的比表面积＞65m/g；
优选地，所述硅藻土的密度＜2.0g/cm3；优选地，所述硅藻土的比表面积＞65m/g；
优选地，所述纳米沉淀硅酸钡的粒度为300-350目；优选地，所述纳米沉淀硅酸钡的粒度为300目的通过率≥99％；优选地，所述纳米沉淀硅酸钡中的硅酸钡含量＞75％。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的适用于高制动能量的合成摩擦材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，塑炼；
(2)将步骤(1)得到的物料放置20-26h后，将该物料与硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，密炼；
(3)将步骤(2)得到的物料放置20-26h后，热压处理；
(4)对步骤(3)得到的物料热处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述塑炼时间为5～7min；优选地，所述塑炼温度≤30-90℃；
优选地，所述步骤(2)中，所述密炼压力为0.7-0.8MPa；优选地，所述密炼温度为80-110℃；优选地，所述密炼时间为8-12min；优选地，所述步骤(2)还包括将经过上述密炼的物料进行破碎的步骤；优选地，所述破碎后的粒度＜3mm；
优选地，所述步骤(3)中，所述热压温度为140-155℃，优选145-150℃；优选地，所述热压压力为12-18MPa，优选15-18Mpa；优选地，所述热压时间为10-15min，优选12-14min；
优选地，所述步骤(4)中，所述热处理的温度为80-160℃，优选160℃；优选地，所述热处理过程的升温速率为5-10℃/h，优选8℃/h；优选地，所述热处理的时间为2h。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，塑炼时间为6min，温度小于30-90℃；
(2)将步骤(1)得到的物料放置24h，后将该物料与硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，密炼，所述密炼压力为0.7～0.8MPa，所述密炼温度为80～110℃，所述密炼时间为8～12min，所述密炼后进行破碎，所述破碎后的粒径＜3mm；
(3)将步骤(2)得到的物料放置24h后，进行热压处理，所述热压温度为145-150℃，所述热压压力为15-18Mpa，所述热压时间为12-14min；
(4)将步骤(3)得到的物料进行热处理，所述热处理温度为160℃，所述升温速率为8℃/h，，所述热处理的保温时间为2h。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的适用于高制动能量的合成摩擦材料以及根据权利要求5至7中任一项所述的制备方法制备的合成摩擦材料在制备适用于高制动能量的闸片中的用途。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112961456A (zh) * 2021-04-13 2021-06-15 北京纵横机电科技有限公司 摩擦调节剂组合物及其制备方法与应用
CN113388173A (zh) * 2021-07-02 2021-09-14 中国铁道科学研究院集团有限公司 合成摩擦材料及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741567A (ja) * 1993-07-28 1995-02-10 Mitsui Toatsu Chem Inc 摩擦材
CN101948608A (zh) * 2010-09-06 2011-01-19 北京化工大学 硼、纳米蒙脱土、丁腈橡胶三组分改性酚醛树脂及其制备方法
CN105202083A (zh) * 2015-08-28 2015-12-30 山东大学 一种具有稳定制动性能的火车闸片/闸瓦及其制备方法
CN106402219A (zh) * 2016-12-16 2017-02-15 重庆市宇红轨道车辆配件有限公司 铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体及闸瓦

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741567A (ja) * 1993-07-28 1995-02-10 Mitsui Toatsu Chem Inc 摩擦材
CN101948608A (zh) * 2010-09-06 2011-01-19 北京化工大学 硼、纳米蒙脱土、丁腈橡胶三组分改性酚醛树脂及其制备方法
CN105202083A (zh) * 2015-08-28 2015-12-30 山东大学 一种具有稳定制动性能的火车闸片/闸瓦及其制备方法
CN106402219A (zh) * 2016-12-16 2017-02-15 重庆市宇红轨道车辆配件有限公司 铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体及闸瓦

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112961456A (zh) * 2021-04-13 2021-06-15 北京纵横机电科技有限公司 摩擦调节剂组合物及其制备方法与应用
CN113388173A (zh) * 2021-07-02 2021-09-14 中国铁道科学研究院集团有限公司 合成摩擦材料及其制备方法与应用

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