CN111911572A - 一种阻燃性摩擦体、制动闸片/闸瓦及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阻燃性摩擦体、制动闸片/闸瓦及其制备方法，以解决现有地铁用闸片/闸瓦阻燃性差的问题。所述阻燃性摩擦体，包括粘结剂、增强材料和填料；其中，所述粘结剂中包括硅橡胶和硼‑桐油复合改性酚醛树脂，所述填料中包括水合氢氧化铝。本发明还公开一种制动闸片/闸瓦，包括钢背、以及固定于钢背上的阻燃性摩擦体。本发明的摩擦体和制动闸片/闸瓦，能够满足欧盟相关标准的防火性能要求，具有很高的阻燃性，不易生成烟雾，可用于完全密闭运行环境下的列车制动。

Description

一种阻燃性摩擦体、制动闸片/闸瓦及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种阻燃性摩擦体、制动闸片/闸瓦及其制备方法，属于列车制动技术领域。

背景技术

当前国内大多数城市都在筹划或已经在建设城市轨道交通设施，包括地铁和城际列车，并且国家大力发展轨道交通轻量化，降低车重，提高负载能力、提高运行速度等，这些改进都对制动系统，尤其是制动闸片、闸瓦的可靠性提出了新的要求。随着负载和速度的增加，制动过程中的能量也随之增加，制动闸片、闸瓦作为主要制动安全部件，其安全性至关重要。常规的合成材料主要成分为酚醛树脂和橡胶，它们的分解温度分别为450℃和200℃，随着制动温度的升高，有机合成材料开始分解，甚至会发生火花和燃烧现象，而地铁的运行环境大多数属于地下封闭环境，一旦发生火灾对人员安全会产生极大危害，因此急需一款能在高温环境下依然能保持阻燃能力的制动闸片/闸瓦。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种不易热分解、且在高温环境下仍具备较高阻燃能力的摩擦体、制动闸片/闸瓦及其制备方法，以克服现有闸片/闸瓦阻燃性差、安全性低的问题。

本发明问题是以下述技术方案实现的：

第一方面，本发明公开一种阻燃性摩擦体，包括粘结剂、增强材料和填料；其中，粘结剂中包括硅橡胶和硼-桐油复合改性酚醛树脂，填料中包括水合氢氧化铝。

本发明的进一步改进在于：阻燃性摩擦体包括如下重量份数的组分：3份～14份的硅橡胶、15份～25份的硼-桐油复合改性酚醛树脂、10份～12份的水合氢氧化铝。

本发明的进一步改进在于：粘结剂中还包括硫化剂，增强材料包括钢纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须，填料还包括膨胀蛭石、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、人造石墨和碳酸钙。

本发明的进一步改进在于：阻燃性摩擦体还包括如下重量份数的组分：0.5份～2份的硫化剂、5份～10份的钢纤维、6份～10份的矿物纤维、4份～8份的钛酸钾晶须、8份～10份的膨胀蛭石、2份～4份的氮化硼、2份～6份的电容氧化镁、8份～10份的硫酸钡、8份～15份的人造石墨、4份～8份的碳酸钙。

本发明的进一步改进在于：硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或苯撑硅橡胶中的任意一种，硫化剂为硫化剂DCP、硫化剂BIPB中的任意一种。

第二方面，本发明还公开一种制动闸片/闸瓦，包括钢背、以及阻燃性摩擦体，阻燃性摩擦体固定于钢背上。

本发明的进一步改进在于：制动闸片/闸瓦的氧指数≥33％。

第三方面，本发明还公开一种制动闸片/闸瓦的制备方法，包括以下步骤：

S1、将粘结剂、增强材料和填料按比例混合，加压密炼；

S2、将密炼后的混合料自然降温至40℃以下，使用筛网破碎过筛；

S3、将破碎后的颗粒混合料与钢背一起压制成型，得到冷胚；

S4、对冷胚进行热处理，得到制动闸片/闸瓦。

本发明的进一步改进在于：步骤1中，粘结剂包括硅橡胶、硼-桐油复合改性酚醛树脂、硫化剂，增强材料包括钢纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须，填料包括水合氢氧化铝、膨胀蛭石、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、人造石墨和碳酸钙。

本发明的进一步改进在于：将粘结剂、增强材料和填料按比例混合，加压密炼，具体包括：

S11、将钢纤维、膨胀蛭石、矿物纤维、钛酸钾晶须混合均匀，得到预混物；

S12、将硅橡胶开炼，开炼温度为50℃，开炼时间为2min～4min；

S13、将开炼后的硅橡胶和预混物加压密炼，密炼压力6kPa～8kPa，密炼时间2min～5min；

S14、将硼-桐油复合改性酚醛树脂、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、水合氢氧化铝、人造石墨、碳酸钙投入步骤13体系中，继续加压密炼，密炼压力为4kPa～6kPa，密炼4min～8min；

S15、将硫化剂投入步骤14体系中，继续加压密炼，密炼压力为4kPa～6kPa，密炼1min～3min。

本发明的进一步改进在于：对冷胚进行热处理为分段式升温热处理，第一热处理温度为室温～130℃，升温时间1h，保温时间2h；第二热处理温度为130℃～160℃，升温时间1h，保温时间3h；第三热处理温度为160℃～200℃，升温时间1h，保温时间7h。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明的摩擦体的原料组分中，硅橡胶可在350℃以下保持优良的性能，并且抗氧化能力更强；硼-桐油复合改性酚醛树脂在摩擦系数的热稳定性、热恢复性、柔韧性等方面都优于传统的酚醛树脂，其热分解温度明显提高。硅橡胶和硼-桐油复合改性酚醛树脂作为本发明的粘结剂，该粘结剂与其他组分协同作用，具有高温稳定性，一方面保证了摩擦材料基体高温时不易分解，从而牢牢的将填料包裹住，从而避免热衰退的发生，另一方面也可以大幅度降低有机成分在高温时的分解，降低磨损率。经测试，本发明的摩擦体及闸片/闸瓦产品，基体分解温度由原本的250℃左右提高到350℃以上，耐高温性能显著提高，从而可以确保在350℃左右闸片/闸瓦还能具有良好且稳定的摩擦性能；并且，由于基体的分解温度提高，产生火花、甚至燃烧的温度显著升高，列车运行的安全性能大幅提高。

此外，本发明使用的水合氢氧化铝，当其在温度升高到200℃以上将释放结晶水分子，对摩擦体进行降温；当摩擦体温度升高到500℃左右发生燃烧时，水合氢氧化铝会彻底失水变成氧化铝，其分解出的水分子能对摩擦体进行降温和自熄，有效提高产品的阻燃性。水合氢氧化铝作为主要的阻燃成分，配合膨胀蛭石的隔热性能，能够有效的防止温度骤升，达到阻燃的效果。经进一步测试，在本发明提供的配方下，各组分协同作用，使得摩擦体和制动闸片/闸瓦，能够满足欧盟《轨道交通车辆材料烟火毒测试》中有关材料和组件的防火性能要求，即EN 45545-2:2013+A1:2015R22&R23中HL3等级要求。其中，氧指数检测的平均数据值为36.68％，烟密度为0，毒性总值系数≤0.09，不仅具有很高的阻燃性，而且不易生成烟雾、释放毒性物质，可以用于完全密闭运行环境下的列车制动。而目前市面上在售的绝大多数合成闸片闸瓦氧指数均低于28％，一旦发生火灾极易燃烧，不能自熄，且会生成大量的有毒烟雾，不利于人员逃生。

本发明的摩擦体、合成闸片/闸瓦在保证阻燃性能的同时，摩擦系数依然能满足标准要求。经测试，在不同的速度(50km/h、80km/h、120km/h、140km/h)、不同制动压力(14kN、28kN、42kN)下，本发明闸片/闸瓦的摩擦系数始终保持在0.31～0.44范围内，摩擦性能非常稳定。

2、本发明中，尤其是膨胀蛭石有较高孔隙率时，水合氢氧化铝与膨胀蛭石协同作用，不仅能阻燃，并且能有效吸收制动噪音，保证地铁运行过程中不会出现高频噪音。尤其是以阻燃性摩擦体的质量百分比计，水合氢氧化铝的添加量在10％至12％时，与以下配比的组分复配：硅橡胶7％～14％，硼-桐油复合改性酚醛树脂23％～25％、硫化剂1％～2％，钢纤维5％～7％，矿物纤维6％～8％，钛酸钾晶须4％～8％，膨胀蛭石6％～8％，氮化硼2％～3％，电容氧化镁2％，硫酸钡8％～9％，人造石墨8％～11％，碳酸钙4％～5％，可以大大提高闸片/闸瓦的阻燃性。经测试，在该复配比例下，摩擦体及闸片/闸瓦的氧指数检测数据值可以高达38.2％至39.4％，烟密度为0，毒性总值系数≤0.09。具有极高的阻燃性能。

3、本发明使用的电容氧化镁具有优良的耐高温性、硬度适中和定型性号的特点，可改善摩擦体的高温摩擦性能。

4、本发明所使用的原材料属于环境友好型材料，在制备和使用过程中对环境不会造成损害，属于环保型摩擦材料。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

闸片是列车制动的主要部件，制动时受摩擦变热，当列车在开放空间运行时，闸片的摩擦热容易随空气流动而消散，从而使闸片保持正常温度和摩擦系数，但是，当列车在密闭环境中运行时，例如地铁，由于环境的密闭性导致空气流通性差，闸片的摩擦热无法快速释放而在闸片工作面积累，热量积累到250℃左右，就会造成闸片摩擦体的基体分解，使摩擦系数下降、制动危险性增加，若热量进一步增加至500℃左右，闸片摩擦体就会发生燃烧，释放浓烟，密闭环境下的救援难度进一步增大，对乘客和工作人员的人身安全带来极大地威胁。

目前，国内没有明确的用于密封环境运行列车的闸片阻燃性能标准，厂家一般也不做相关检测，但随着人们对安全性的愈发重视，欧盟已经于2017年底出台了《轨道交通车辆材料烟火毒测试标准》(EN 45545-2:2013+A1:2015R22&R23)，对列车有关材料和组件的防火性能要求进行了明确要求。在此基础上，研发人员也逐渐开始重视密封环境运行列车的闸片阻燃性，本发明以下实施例即具体说明了一种具有良好阻燃性能的阻燃性摩擦体、制动闸片/闸瓦及其制备方法。

本发明实施例公开的一种阻燃性摩擦体，包括粘结剂、增强材料和填料；其中，粘结剂包括硅橡胶和硼-桐油复合改性酚醛树脂，填料包括水合氢氧化铝。

应理解，上述实施例中，硅橡胶可以为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或苯撑硅橡胶中的任意一种。本发明实施例中硅橡胶选择为甲基乙烯基硅橡胶，其耐高温性能更为优越，在200℃时扔能保持较好的弹性。水合氢氧化铝可选用市售的水合氢氧化铝，例如合肥中科阻燃新材料有限公司的FR-3810。硼-桐油复合改性酚醛树脂可选用现有技术中公开的酚醛树脂的改性方法制备得到，例如，采用《硼-桐油改性酚醛树脂微波合成的研究》(王峤，2008年硕士论文，吉林大学)第六章结论部分所公开的方法进行制备。

与现有技术相比，上述实施例中，粘结剂选择硅橡胶和硼-桐油复合改性酚醛树脂，由于硅橡胶可在350℃以下保持优良的性能，并且抗氧化能力更强。硼-桐油复合改性酚醛树脂在摩擦系数的热稳定性、热恢复性、柔韧性等方面都优于传统的酚醛树脂，其热分解温度明显提高。水合氢氧化铝在温度升高到200℃以上将释放结晶水分子，对摩擦体进行降温；当摩擦体温度升高到500℃左右发生燃烧时，水合氢氧化铝会彻底失水变成氧化铝，其分解出的水分子能对摩擦体进行降温和自熄，可以有效提高产品的阻燃性。硅橡胶和硼-桐油复合改性酚醛树脂作为本发明的粘结剂，该粘结剂与水合氢氧化铝和增强材料协同作用，可以提高本发明实施例中的摩擦体分解温度，使摩擦体耐高温性能显著提高，从而可以确保闸片/闸瓦在高温下还能具有良好且稳定的摩擦性能；并且，由于摩擦体基体的分解温度提高，产生火花、甚至燃烧的温度显著升高，列车运行的安全性能大幅提高。

结合上述实施例，进一步的，本发明实施例中，阻燃性摩擦体包括如下重量份数的组分：3份～14份的硅橡胶、15份～25份的硼-桐油复合改性酚醛树脂、10份～12份的水合氢氧化铝。通过限定上述组分配比，可以使各组分的系统效果更佳优异，进一步提高阻燃性摩擦体的阻燃性和耐高温性。

结合上述实施例，进一步的，本发明实施例中，粘结剂还包括硫化剂，增强材料包括钢纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须。填料还包括膨胀蛭石、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、人造石墨和碳酸钙。应理解，钢纤维可以为长度0.5～1mm、含铁量96％以上的钢纤维。矿物纤维可以为复合矿物纤维，示例性地，可选用Lapinus牌号为LFC301。硫化剂可以为硫化剂DCP、硫化剂BIPB中的任意一种，本发明实施例中选择为硫化剂DCP。

示例性地，本发明实施例的阻燃性摩擦体的具体配比如下：阻燃性摩擦体包括粘结剂、增强材料和填料，其中，粘结剂包括硅橡胶、硼-桐油复合改性酚醛树脂和硫化剂，增强材料包括钢纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须，填料包括水合氢氧化铝、膨胀蛭石、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、人造石墨和碳酸钙。

具体来说，上述实施例中阻燃性摩擦体，包括如下重量份数的组分：3份～14份的硅橡胶、15份～25份的硼-桐油复合改性酚醛树脂、0.5份～2份的硫化剂、5份～10份的钢纤维、6份～10份的矿物纤维、4份～8份的钛酸钾晶须、8份～10份的膨胀蛭石、2份～4份的氮化硼、2份～6份的电容氧化镁、8份～10份的硫酸钡、10份～12份的水合氢氧化铝、8份～15份的人造石墨、4份～8份的碳酸钙。

与现有技术相比，上述实施例中，通过限定阻燃性摩擦体的组成及配比，使得在特定组成下的阻燃性摩擦体具有优异的耐高温性和阻燃性。经测试，在上述特定配比下，摩擦体及闸片/闸瓦产品，基体分解温度由原本的250℃左右提高到350℃以上，耐高温性能显著提高，从而可以确保在350℃左右闸片/闸瓦还能具有良好且稳定的摩擦性能。同时，其氧指数检测的平均数据值为36.68％，烟密度为0，毒性总值系数≤0.09，具有优异的阻燃性能。

可选的，本发明实施例中的阻燃性摩擦体，包括如下重量份数的组分：3份～5份的硅橡胶、20份～25份的硼-桐油复合改性酚醛树脂、0.5份～1份的硫化剂、5份～7份的钢纤维、6份～8份的矿物纤维、4份～8份的钛酸钾晶须、8份～10份的膨胀蛭石、2份～4份的氮化硼、2份～4份的电容氧化镁、8份～10份的硫酸钡、10份～12份的水合氢氧化铝、8份～10份的人造石墨、4份～6份的碳酸钙。

与现有技术相比，上述实施例中，通过进一步限定阻燃性摩擦体的组成及配比，可以进一步提高阻燃性摩擦体的耐高温性和阻燃性。经测试，在上述复配比例下，摩擦体及闸片/闸瓦的氧指数检测数据值可以高达38.2％至39.4％，烟密度为0，毒性总值系数≤0.09。具有极高的阻燃性能。

本发明实施例还提供了一种制动闸片/闸瓦，包括阻燃性摩擦体和钢背，阻燃性摩擦体固定于钢背上。钢背的材质、具体形状均可根据实际使用要求确定，钢背材质优选为Q235钢，由厚度为1-5mm的冷轧板冲压折弯而成。钢背与摩擦体的连接关系不再详细限定，可选用粘结等常规手段进行固定连接。

与现有技术相比，本发明实施例中制动闸片/闸瓦与上述技术方案中摩擦体的有益效果相同，在此不再赘述。

进一步地，本发明实施例中制动闸片/闸瓦的氧指数≥36％，满足HL3防火等级的要求。

本发明实施例还提供了一种制备制动闸片/闸瓦的方法，具体包括以下步骤：

S1、将粘结剂、增强材料和填料按比例混合，加压密炼；

S2、将密炼后的混合料自然降温至40℃以下，使用筛网破碎过筛；

S3、将破碎后的颗粒混合料与钢背一起压制成型，得到冷胚；

S4、对冷胚进行热处理，得到制动闸片/闸瓦。

结合上述实施例，进一步地，本发明实施例中，步骤1中所使用的原料，粘结剂包括硅橡胶、硼-桐油复合改性酚醛树脂、硫化剂，增强材料包括钢纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须，填料包括水合氢氧化铝、膨胀蛭石、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、人造石墨和碳酸钙。

结合上述实施例，进一步地，本发明实施例中，步骤1中，将粘结剂、增强材料和填料按比例混合，加压密炼的过程为分步密炼，具体过程为：

S11、将钢纤维、膨胀蛭石、矿物纤维、钛酸钾晶须混合均匀，得到预混物；应理解，混合设备可以为犁耙式混料机，混合时间可以为15min～40min；

S12、将硅橡胶开炼，开炼温度为50℃，开炼时间为2min～4min；

S13、将开炼后的硅橡胶和预混物加压密炼，密炼压力6kPa～8kPa，密炼时间2min～5min；

S14、将硼-桐油复合改性酚醛树脂、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、水合氢氧化铝、人造石墨、碳酸钙投入步骤13体系中，继续加压密炼，密炼压力为4kPa～6kPa，密炼4min～8min；

S15、将硫化剂投入步骤14体系中，继续加压密炼，密炼压力为4kPa～6kPa，密炼1min～3min。

结合上述实施例，进一步地，本发明实施例中，步骤12～步骤15中，所使用的密炼设备均为密炼机。

结合上述实施例，进一步地，本发明实施例中，步骤2中，所使用的筛网为3mm～8mm的筛网。

结合上述实施例，进一步地，本发明实施例中，步骤3的具体过程可以为：将破碎后的颗粒混合料在温度200℃～220℃下使用闸片模具，与钢背一起压制成型，压机压力为10MPa～12MPa、保压600s～1000s，即得冷胚；

结合上述实施例，进一步地，本发明实施例中，步骤4的热处理过程，采用热风循环加热系统进行，所使用设备为专用热处理固化炉。热处理过程为分段式升温热处理，确保闸片/闸瓦表面与内部能够充分并均匀地固化。分段式升温热处理工艺的升温控制参数如下：第一热处理温度为室温～130℃，升温时间1h，保温时间2h；第二热处理温度为130℃～160℃，升温时间1h，保温时间3h；第三热处理温度为160℃～200℃，升温时间1h，保温时间7h。

与现有技术相比，本发明实施例中制动闸片/闸瓦的制备方法与上述技术方案中摩擦体的有益效果相同，在此不再赘述。

本发明还进一步公开以下具体实施例，其中下列实施例中所使用的原料厂家及其规格见下表，其余未公开厂家和规格的原料均为普通市售常规产品。

实施例1

一种制动闸片/闸瓦，包括阻燃性摩擦体、钢背，钢背的材质为Q235钢，由厚度为1-5mm的冷轧板冲压折弯而成；

阻燃性摩擦体包括以下重量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶5份、硼-桐油复合改性酚醛树脂22份、钢纤维7份、膨胀蛭石9份、矿物纤维8份、钛酸钾晶须6份、氮化硼4份、电容氧化镁4份、硫酸钡9.5份、水合氢氧化铝10份、人造石墨10份、碳酸钙5份、硫化剂DCP 0.5份。

制动闸片/闸瓦的制备方法，包括以下步骤：

S1、将粘结剂、增强材料和填料按比例混合，加压密炼；

具体过程为：

S11、将钢纤维、膨胀蛭石、矿物纤维、钛酸钾晶须投入犁耙式混料机中，混合30min，得到预混物；

S12、将硅橡胶开炼，开炼温度为50℃，开炼时间为2min；

S13、将开炼后的硅橡胶和预混物投入密炼机中加压密炼，密炼压力6kPa,密炼时间5min；

S14、将硼-桐油复合改性酚醛树脂、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、水合氢氧化铝、人造石墨、碳酸钙投入密炼机中，继续加压密炼，密炼压力为5kPa，密炼8min；

S15、将硫化剂投入密炼机中，继续加压密炼，密炼压力为5kPa，密炼1min。

S2、将密炼后的混合料自然降温至40℃以下、并使用3mm～8mm筛网破碎过筛；

S3、在温度200℃～220℃下，将破碎后的颗粒混合料与钢背一起压制成型，得到冷胚；压机压力为10MPa～12MPa、保压600s～1000s；

S4、对冷胚进行热处理，使得橡胶与树脂充分发生反应，得到制动闸片/闸瓦。

上述热处理选用采用分段式升温，确保闸片/闸瓦表面与内部能够充分并均匀地固化。分段式升温工艺的升温控制参数如下：

实施例2～实施例13的制备方法与实施例1基本相同，其区别在于摩擦体的组分和分步密炼的过程参数不同。

实施例2～实施例13中阻燃性摩擦体包括如下重量份数的组分，

在上述原料中，实施例2～5、实施例8～10中所使用的硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶，实施例6、实施例11、实施例12中所使用的硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶，实施例7、实施例13中所使用的硅橡胶为苯撑硅橡胶。

实施例2、实施例3、实施例6～10中所使用的硫化剂为硫化剂DCP，实施例4～5、实施例11～13中所使用的硫化剂为硫化剂BIPB。

实施例2～实施例13中阻燃性摩擦体制备过程中，步骤1分步密炼的控制参数为：

下面采用对比例对本发明进行进一步说明。

对比例1

采用目前用于地铁的常规制动闸片/闸瓦，由摩擦体和钢背组成，其摩擦体具体组成为(按重量百分含量计)：丁苯橡胶12％～15％，钢纤维30％～40％，矿物纤维6％～10％，酚醛树脂10％～15％，碳酸钙10％～15％，硫酸钡5％～10％，颗粒石墨，2％～6％，硫化剂TMTD 1％～2％。

对比例2

对比例2与实施例1的原料组成、制备方法基本相同，其区别在于：使用氯丁橡胶替代甲基乙烯基硅橡胶，其余用量不变。

对比例3

对比例3与实施例1的原料组成、制备方法基本相同，其区别在于：使用酚醛树脂替代硼-桐油复合改性酚醛树脂，其余用量不变。

对比例4

对比例4与实施例8的原料组成、制备方法基本相同，其区别在于：水合氢氧化铝等量替换为硫酸钡，其余用量不变。

对比例5

对比例5与实施例8的原料组成、制备方法基本相同，其区别在于：膨胀蛭石等量替换为硫酸钡，其余用量不变。

性能测试

对上述实施例1至实施例13中制备得到的制动闸片/闸瓦的摩擦系数进行测试，测试方法参考《城市轨道交通车辆制动系统第9部分:合成闸片技术规范》T.CAMET 04004.9-2018。需要强调的是下述测试结果中，摩擦系数的测定是在一定速度和一定制动压力下进行。该测试方法可以动态化表征实施例1至实施例13中制动闸片/闸瓦的摩擦性能。经测试，实施例1至实施例13中的制动闸片/闸瓦在一定速度和一定制动压力下的摩擦系数如下：

由上述测试结果可知，本发明闸片/闸瓦，在四种不同速度(50km/h、80km/h、120km/h、140km/h)、三种不同制动压力(14kN、28kN、42kN)条件下，其摩擦系数范围变化不大，始终保持在0.31～0.44范围内，摩擦性能的稳定性很高，能够确保使用过程中的有效制动。

进一步地，本发明还对实施例1～实施例13和对比例1～对比例5的闸片产品，进行物理及力学性能试验、摩擦磨耗试验，检测方法按照《城市轨道交通车辆制动系统第9部分:合成闸片技术规范》T.CAMET 04004.9-2018的标准进行测试，其中摩擦系数的测试是在速度140km/h、制动压力42kN条件下测得的。具体测试结果如下：

通过以上数据可以看出，本发明产品和对比例产品的物理性能、力学性能均符合T.CAMET 04004.9-2018标准的相关规定，且大多数性能检测结果处于相当水平；尤其是，本发明产品在热传导系数方面显著优于对比例产品，热传导系数平均值达16.1W/(m·K)，远高于对比例热传导系数平均值的4.4W/(m·K)，在列车运行过程中，闸片能能快速导热，将热量均匀传递至闸片整体，避免局部过热而使摩擦性能降低、甚至产生自燃。另外，本发明产品的压缩强度和压缩模量均优于对比例产品，承载力更大。

进一步地，本发明还对实施例1～实施例13和对比例1～对比例5的中的闸片产品进行阻燃性能测试。具体测试方法参考EN 45545-2:2013+A1:2015R22&R23标准，测试项目包括氧指数检测(EN ISO 4589-2)、烟密度测试(EN ISO 5659-2)、毒性测试(NFX70-100-1/-2)。

其中，EN 45545-2:2013+A1:2015R22&R23标准中对于阻燃性的要求为：

实施例1～实施例13、对比例1～对比例4的闸片产品检测结果见下表。

通过上述测试数据可以看出，本发明产品的氧指数均高于36％，氧指数平均值为36.68％，远高于HL3标准要求的32％，符合完全密闭运行环境下的列车的防火等级要求，而对比例1、对比例4和对比例5产品的氧指数均低于26％，不具备阻燃性能。本发明产品的烟密度均为0，燃烧后不产生烟雾，即使在特殊情况下发生燃烧，也不会对人员造成烟雾窒息伤害。另外，本发明产品的毒性总值系数的平均值为0.07，仅为对比例1毒性总值系数的47％，毒性低，即使在燃烧情况下，也不易释放有毒物质，有利于人员逃亡。

对比例2、对比例3分别对硅橡胶和酚醛树脂的种类进行了替换，从检测结果可以看出，虽然该产品的氧指数也高于32％，但基体的热分解温度仍为250℃左右，与现有技术相比没有明显改善，无法在高温下获得稳定的摩擦系数。

对比例4、对比例5分别对水合氢氧化铝和膨胀蛭石进行了替换，从检测结果可以看出，该产品的氧指数均低于26％，基体的热分解温度低于为270℃，与现有技术相比没有明显改善，无法在高温下获得稳定的摩擦系数。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种阻燃性摩擦体，其特征在于：包括粘结剂、增强材料和填料；其中，所述粘结剂中包括硅橡胶和硼-桐油复合改性酚醛树脂，所述填料中包括水合氢氧化铝。

2.根据权利要求1所述的阻燃性摩擦体，其特征在于：所述阻燃性摩擦体包括如下重量份数的组分：3份～14份的硅橡胶、15份～25份的硼-桐油复合改性酚醛树脂、10份～12份的水合氢氧化铝。

3.根据权利要求1或2所述的阻燃性摩擦体，其特征在于：所述粘结剂中还包括硫化剂，所述增强材料包括钢纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须，所述填料还包括膨胀蛭石、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、人造石墨和碳酸钙。

4.根据权利要求3所述的阻燃性摩擦体，其特征在于：所述阻燃性摩擦体还包括如下重量份数的组分：0.5份～2份的硫化剂、5份～10份的钢纤维、6份～10份的矿物纤维、4份～8份的钛酸钾晶须、8份～10份的膨胀蛭石、2份～4份的氮化硼、2份～6份的电容氧化镁、8份～10份的硫酸钡、8份～15份的人造石墨、4份～8份的碳酸钙。

5.根据权利要求3或4所述的阻燃性摩擦体，其特征在于：所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或苯撑硅橡胶中的任意一种，所述硫化剂为硫化剂DCP、硫化剂BIPB中的任意一种。

6.一种制动闸片/闸瓦，其特征在于：包括钢背、以及如权利要求1～5任一项所述的阻燃性摩擦体，所述阻燃性摩擦体固定于钢背上。

7.根据权利要求6所述的制动闸片/闸瓦，其特征在于：所述制动闸片/闸瓦的氧指数≥33％。

8.一种制动闸片/闸瓦的制备方法，应用于权利要求6或7所述的制动闸片/闸瓦，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将粘结剂、增强材料和填料按比例混合，加压密炼；

S2、将密炼后的混合料自然降温至40℃以下，使用筛网破碎过筛；

S3、将破碎后的颗粒混合料与钢背一起压制成型，得到冷胚；

S4、对所述冷胚进行热处理，得到制动闸片/闸瓦。

9.根据权利要求8所述的制动闸片/闸瓦的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，所述粘结剂包括硅橡胶、硼-桐油复合改性酚醛树脂、硫化剂，所述增强材料包括钢纤维、矿物纤维、钛酸钾晶须，所述填料包括水合氢氧化铝、膨胀蛭石、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、人造石墨和碳酸钙。

10.根据权利要求9所述的制动闸片/闸瓦的制备方法，其特征在于：

所述将粘结剂、增强材料和填料按比例混合，加压密炼，具体包括：

S11、将钢纤维、膨胀蛭石、矿物纤维、钛酸钾晶须混合均匀，得到预混物；

S12、将硅橡胶开炼，开炼温度为50℃，开炼时间为2min～4min；

S13、将开炼后的硅橡胶和预混物加压密炼，密炼压力6kPa～8kPa，密炼时间2min～5min；

S14、将硼-桐油复合改性酚醛树脂、氮化硼、电容氧化镁、硫酸钡、水合氢氧化铝、人造石墨、碳酸钙投入步骤13体系中，继续加压密炼，密炼压力为4kPa～6kPa，密炼4min～8min；

S15、将硫化剂投入步骤14体系中，继续加压密炼，密炼压力为4kPa～6kPa，密炼1min～3min；

所述对冷胚进行热处理为分段式升温热处理，第一热处理温度为室温～130℃，升温时间1h，保温时间2h；第二热处理温度为130℃～160℃，升温时间1h，保温时间3h；第三热处理温度为160℃～200℃，升温时间1h，保温时间7h。