CN112029227A - 一种树脂基摩擦体、树脂基合成闸片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种树脂基摩擦体、树脂基合成闸片及其制备方法，属于摩擦制动技术领域。所述树脂基摩擦体包括按质量百分比计算如下组分：酚醛树脂8～12wt％、液体乳胶5～10wt％、丁腈橡胶粉3wt％～6wt％、钢纤维20wt％～28wt％、矿物纤维2wt％～5wt％、芳纶浆粕0.1wt％～2wt％、石墨烯纳米片0.1wt％～5wt％、煅烧石油焦8wt％～12wt％、二硫化钼1wt％～5wt％、铬铁粉3wt％～8wt％、铸铁粉10wt％～15wt％、膨胀蛭石1wt％～5wt％、硫酸钡5wt％～10wt％、碳酸钙5wt％～10wt％、硫化促进剂0.1wt％～2wt％。本发明的树脂基摩擦体有效提高了制动过程中摩擦系数的稳定性，尤其体现在不同制动压力下摩擦系数的稳定性，使制动过程更加平稳舒适。本发明还提供一种树脂基合成闸片，包括钢背和摩擦体，摩擦体固定于钢背上。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦制动技术领域，具体涉及一种树脂基摩擦体、树脂基合成闸片及其制备方法。
背景技术
树脂基合成闸片的摩擦体主要是由粘结剂、增强材料和填料三部分组成。常用的粘结剂为酚醛树脂或其改性产物，具有来源广、价格低、粘结性优良等特点。但在制动过程中，随着闸片和制动盘温度的升高，粘结剂发生软化和分解，会使摩擦体发生热衰退现象，从而影响摩擦系数的稳定性。随着制动压力的增大，制动功率也相应增加，普通的合成闸片，在功率较高的情况下，摩擦系数波动较大，不利于安全和平稳的制动。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种树脂基摩擦体、树脂基合成闸片及其制备方法，以克服现有闸片制动过程中摩擦系数不稳定的问题。
本发明问题是以下述技术方案实现的：
一种树脂基摩擦体，包括以下原料：酚醛树脂、液体乳胶、丁腈橡胶粉、钢纤维、矿物纤维、芳纶浆粕、石墨烯纳米片、煅烧石油焦、二硫化钼、铬铁粉、铸铁粉、膨胀蛭石、硫酸钡、碳酸钙和硫化促进剂。
本发明的进一步改进在于：树脂基摩擦体包括按质量百分含量计的如下原料：酚醛树脂8wt％～12wt％、液体乳胶5wt％～10wt％、丁腈橡胶粉3wt％～6wt％、钢纤维20wt％～28wt％、矿物纤维2wt％～5wt％、芳纶浆粕0.1wt％～2wt％、石墨烯纳米片0.1wt％～5wt％、煅烧石油焦8wt％～12wt％、二硫化钼1wt％～5wt％、铬铁粉3wt％～8wt％、铸铁粉10wt％～15wt％、膨胀蛭石1wt％～5wt％、硫酸钡5wt％～10wt％、碳酸钙5wt％～10wt％、硫化促进剂0.1wt％～2wt％。
本发明的进一步改进在于：液体乳胶为天然乳胶、丁苯乳胶、丁腈乳胶中的任意一种。
本发明的进一步改进在于：石墨烯纳米片的碳层数多于10层、且石墨烯纳米片的总厚度为5纳米～100纳米。
本发明还提供了一种树脂基合成闸片，包括钢背、以及树脂基摩擦体，树脂基摩擦体固定于钢背上，形成树脂基合成闸片。
本发明还提供了一种树脂基合成闸片的制备方法，包括以下步骤：
按原料组成将原料进行混合和密炼，得到混合料；
将混合料依次经过破碎工序、压制工序和热处理工序，得到树脂基合成闸片。
本发明的进一步改进在于，按原料组成将原料进行混合和密炼，得到混合料，具体包括：
将硫酸钡、碳酸钙和石墨烯纳米片预混均匀，然后将液体胶乳以加压喷淋的方式均匀喷洒在上述预混均匀的物料上，喷洒时继续混合直至均匀，得到预混物；
将预混物和其它原料混合，加压密炼，得到混合料。
本发明的进一步改进在于：
加压密炼的条件为：温度≤90℃，密炼压力6kPa～8kPa，密炼时间2min～5min。
本发明的进一步改进在于：将混合料依次经过破碎工序、压制工序和热处理工序，得到树脂基合成闸片，具体包括：
将混合料冷却至室温，然后用破碎机破碎，过Φ3mm～6mm筛网，得到筛下物；
将钢背和一定重量的筛下物加入模腔中冷压成型，制得压制毛坯；
将压制毛坯采用分段式升温热处理，第一热处理温度为室温～120℃，升温时间1h，保温时间1h；第二热处理温度为120℃～160℃，升温时间1h，保温时间2h；第三热处理温度为160℃～180℃，升温时间1h，保温时间5h；得到树脂基合成闸片。
本发明的进一步改进在于：冷压成型条件为：压制压力为4000N/cm2～6000N/cm2，压制时间为20s～120s。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明的树脂基摩擦体的原料组分中，钢纤维、芳纶浆粕、丁腈橡胶粉和酚醛树脂，均是具有良好耐磨性的原料，与石墨烯纳米片、二硫化钼共用，可起到协同效应，使摩擦体的耐磨性能更优。铸铁粉、铬铁粉具有较高的摩擦系数，与石墨烯纳米片、二硫化钼和煅烧石油焦共用，可以改善高温摩擦性能，稳定摩擦系数。膨胀蛭石的加入，可以起到降低噪音和振动的作用，防止制动过程产生持续的尖啸声。在保证摩擦材料性能不下降的前提下，硫酸钡和碳酸钙的加入可调节制造成本。
本发明选用石墨烯纳米片作为摩擦性能调节剂，将其均匀的分散在树脂基合成闸片中，当制动摩擦生热情况下，石墨烯纳米片良好的导热性能够快速将热量传递至整个闸片，避免局部过热而导致热衰退，降低摩擦系数。
经试验证明，本发明的树脂基合成闸片在制动升温过程中，热量会迅速传递至整个闸片，不会出现局部过热现象，因而有效避免了粘结剂的软化和分解，摩擦体的热衰退现象得以遏制，从而有效提高了制动过程中摩擦系数的稳定性。尤其是，在不同制动压力下闸片的摩擦系数的稳定性更优，这样列车制动过程更加平稳舒适，闸片的使用寿命进一步延长。经测试，本发明的树脂基合成闸片，在相同转速(1272r/min)下，采用不同的压力(0.230MPa、0.300MPa、0.400MPa、0.500MPa)、不同的功率(90kw、120kw、150kw、180kw)进行制动试验，连续制动50次(每次制动间隔30s)，闸片的摩擦系数始终保持在0.30～0.40之间，摩擦系数的变化幅度很小，证明压力和功率的变化均不会对本发明闸片的摩擦系数带来显著变化，闸片的摩擦性能相当稳定。
2、本发明所用的石墨烯纳米片，是碳层数多于10层、总厚度在5～100纳米范围内的石墨烯层状堆积体，是一种介于传统的石墨和石墨烯之间的纳米材料，保持了石墨原有的平面型碳六元环共轭晶体结构，具有更加优异的机械强度、导电、导热性能，以及良好的润滑、耐高温和抗腐蚀性。石墨烯纳米片在纵向尺度上也是纳米级别，与理论上石墨烯的优异性质有所差距，但优于石墨。将石墨烯纳米片加入本发明产品中，具有以下优点：
(1)石墨烯纳米片是一种二维材料，在摩擦的过程中更容易转移至制动盘和闸片之间，而且由于其为纳米级物质，在其转移之后不会在原有位置形成较大的孔洞，因此会减少热衰退，稳定摩擦系数。
(2)由于石墨烯的比表面积巨大，单层理论值2630m2/g，因此，石墨烯具有很强的表面能，同时既不亲水也不亲油，不易分散。而石墨烯纳米片的比表面积通常只有几十m2/g，密度也比石墨烯材料要大一个数量级，更小的比表面积和更大的相对密度使石墨烯纳米片的加工性能更好，相对分散起来比较容易。同时，本发明在预混合过程中，采用了加压喷淋液体乳胶的方法，可充分润湿材料，使混合过程中部分飘散的石墨烯纳米片更好的分散到材料里，进一步提高了石墨烯纳米片的分散性。
(3)在制动过程中，一部分石墨烯纳米片会受到剪切力的作用，而被剥离成少层石墨烯，起到更好的传热、导热作用，进一步稳定了摩擦系数。
(4)与石墨烯相比，虽然石墨烯纳米片的传热性能略逊于石墨烯，但从加工难易度和使用成本角度考虑，石墨烯纳米片具有明显更优的可加工性能和高性价比，更加适合工业化大规模生产。
3、本发明提供的树脂基合成闸片的原材料中，不含石棉和铜，在制备和使用过程中对环境不会造成损害，对环境友好，绿色环保。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1，添加石墨烯纳米片的树脂基合成闸片在TM-I型轨道列车1：10缩比试验台上的摩擦系数曲线图。具体试验条件为：功率90kw，压力0.230MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
图2，添加石墨烯纳米片的树脂基合成闸片在TM-I型轨道列车1：10缩比试验台上的摩擦系数曲线图。具体试验条件为：功率120kw，压力0.300MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
图3，添加石墨烯纳米片的树脂基合成闸片在TM-I型轨道列车1：10缩比试验台上的摩擦系数曲线图。具体试验条件为：功率150kw，压力0.400MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
图4，添加石墨烯纳米片的树脂基合成闸片在TM-I型轨道列车1：10缩比试验台上的摩擦系数曲线图。具体试验条件为：功率180kw，压力0.500MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明，但本发明并不局限于此。
由于闸片和制动盘温度的升高容易造成局部过热，从而使部分的粘结剂发生软化和分解，进而导致摩擦体发生热衰退，影响摩擦系数的稳定性。因此，如何避免局部过热的产生，从根源杜绝热衰退，成为研发的重点。
本发明基于这一解决思路，提供了一种树脂基摩擦体。
一种树脂基摩擦体，包含以下原料：酚醛树脂、液体乳胶、丁腈橡胶粉、钢纤维、矿物纤维、芳纶浆粕、石墨烯纳米片、煅烧石油焦、二硫化钼、铬铁粉、铸铁粉、膨胀蛭石、硫酸钡、碳酸钙和硫化促进剂。
树脂基摩擦体，包括按质量百分含量计的如下原料：酚醛树脂8wt％～12wt％、液体乳胶5wt％～10wt％、丁腈橡胶粉3wt％～6wt％、钢纤维20wt％～28wt％、矿物纤维2wt％～5wt％、芳纶浆粕0.1wt％～2wt％、石墨烯纳米片0.1wt％～5wt％、煅烧石油焦8wt％～12wt％、二硫化钼1wt％～5wt％、铬铁粉3wt％～8wt％、铸铁粉10wt％～15wt％、膨胀蛭石1wt％～5wt％、硫酸钡5wt％～10wt％、碳酸钙5wt％～10wt％、硫化促进剂0.1wt％～2wt％。
树脂基摩擦体，优选包括按质量百分含量计的如下原料：酚醛树脂10wt％～12wt％、液体乳胶8wt％～10wt％、丁腈橡胶粉4wt％～6wt％、钢纤维22wt％～26wt％、矿物纤维3wt％～5wt％、芳纶浆粕0.5wt％～2wt％、石墨烯纳米片0.5wt％～2wt％、煅烧石油焦8wt％～10wt％、二硫化钼1wt％～3wt％、铬铁粉3wt％～6wt％、铸铁粉10wt％～12wt％、膨胀蛭石3wt％～5wt％、硫酸钡5wt％～8wt％、碳酸钙8wt％～10wt％、硫化促进剂0.5wt％～1.5wt％。
其中，液体乳胶，为天然乳胶、丁苯乳胶、丁腈乳胶中的任意一种，优选为Latice405型号的丁苯乳胶。
石墨烯纳米片，其碳层数多于10层，且其总厚度在5～100纳米范围内。
丁腈橡胶粉优选为Baymod N 34.52；矿物纤维优选为Lapinus RB210；硫化促进剂优选为PERGAN DC-40。
本发明还提供一种树脂基合成闸片，包括钢背和摩擦体，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。
优选的，钢背采用标称厚度不小于1.5mm的钢板制造；钢板的屈服强度不小于235MPa，抗拉强度不小于370MPa。
树脂基合成闸片的制备方法为：
S1、按原料组成将原料进行混合和密炼，得到混合料；
S2、将混合料依次经过破碎工序、压制工序和热处理工序，得到树脂基合成闸片。
步骤1具体包括：
S11、预混合
将硫酸钡、碳酸钙和石墨烯纳米片预混，之后将液体胶乳以加压喷淋的方式均匀的喷洒在混合物料上，得到预混物；
S12、密炼
将预混合物和其它原料一起加压密炼，得到混合料。
其中，步骤11中，预混合设备为卧式螺带混合机，硫酸钡、碳酸钙和石墨烯纳米片的预混时间5min，喷洒液体乳胶时间为5min，总计10min；
加压喷淋采用在混合机上方设置雾化器，使用蠕动泵将液体乳胶泵入雾化器中，使液体乳胶随雾化器的转动而被均匀喷洒在预混均匀的物料上。示例性的，在螺带混合机上方安装一个R-XH-5型离心雾化器，设定频率为200HZ，同时用蠕动泵将液体乳胶泵入雾化器中，调整蠕动泵转速，5min内泵入所需的液体乳胶。液体乳胶随着雾化器的转动被均匀的喷洒在混合物料上，本发明实施例中通过采用加压喷淋液体乳胶，使液体乳胶雾化为雾状，喷洒的雾状液体乳胶可以将混合过程中容易飘散的石墨烯纳米片润湿，使其混合分散效果更佳。
步骤12中，加压密炼设备为密炼机，加压密炼的温度≤90℃，密炼压力6kPa～8kPa，密炼时间2min～5min。
步骤2具体包括：
S21、破碎
将混合、密炼后得到的混合料冷却至室温，然后用破碎机破碎，过Φ3mm～6mm筛网，得到筛下物；
S22、压制
将钢背和一定重量的筛下物加入模腔中冷压成型，制得压制毛坯；
其中，压制压力为4000N/cm2～6000N/cm2，压制时间为20s～120s；
S23、热处理
热处理工序采用分段式升温热处理，确保闸片表面与内部能够充分并均匀地固化；热处理过程的具体控制参数为：
第一热处理温度为室温～120℃，升温时间1h，保温时间1h；第二热处理温度为120℃～160℃，升温时间1h，保温时间2h；第三热处理温度为160℃～180℃，升温时间1h，保温时间5h；
其中，热处理设备为电热鼓风干燥箱。
与现有直接添加石墨烯的技术相比，添加比表面积更小、相对密度更大的石墨烯纳米片，更有利于其在摩擦体中的均匀分散。本发明中，在对石墨烯纳米片进行预混合的过程中，采用加压喷淋液体乳胶的方式来润湿、粘结预混合料，使石墨烯纳米片预混的更加充分。另外，使用密炼机将预混合料和剩余物料进行加压捏合，更进一步保证了物料的均匀分散。树脂基合成闸片中加入石墨烯纳米片，其纳米层状结构，非常容易进入摩擦界面；石墨烯纳米片的加入，加快了摩擦热的传导，防止局部过热产生严重的热衰退现象，同时，石墨烯纳米片还在压力的作用下形成了薄而坚韧的“转移膜”，有助于稳定摩擦系数。
下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、原料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。其中：丁苯乳胶为Latice405；丁腈橡胶粉为Baymod N 34.52；矿物纤维为LapinusRB210；石墨烯纳米片为青岛岩海碳材料有限公司生产；硫化促进剂为PERGAN DC-40。钢背采用标称厚度不小于1.5mm的钢板制造，钢板的屈服强度不小于235MPa，抗拉强度不小于370MPa；钢背的具体形状不做限定。
实施例1
一种树脂基合成闸片，包括树脂基摩擦体和钢背。
树脂基摩擦体包括重量百分含量的以下组分：酚醛树脂10.0wt％、液体乳胶8.0wt％、丁腈橡胶粉4.0wt％、钢纤维25.0wt％、矿物纤维4.5wt％、芳纶浆粕0.5wt％、石墨烯纳米片1.0wt％、煅烧石油焦10.0wt％、二硫化钼2.0wt％、铬铁粉4.0wt％、铸铁粉12.0wt％、膨胀蛭石4.0wt％、硫酸钡6.0wt％、碳酸钙8.0wt％、硫化促进剂1.0wt％。
树脂基合成闸片的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述配比的原料进行预混合和密炼，得到混合料；具体包括：
S11、预混合
按上述配比将硫酸钡、碳酸钙和石墨烯纳米片加入到卧式螺带混合机中预混5min，之后将液体胶乳以加压喷淋的方式均匀的喷洒在混合物料上，喷洒同时继续混合5min，整个过程持续10min，得到预混物。
S12、密炼
将预混合物和其它配比的原料一起加入至密炼机中，在密炼温度≤90℃、密炼压力6kPa～8kPa情况下，加压密炼5min，得到混合料。
S2、将混合料依次经过破碎工序、压制工序和热处理工序，得到树脂基合成闸片，具体包括：
S21、破碎
将步骤1得到的混合料冷却至室温，然后用破碎机破碎，过Φ3mm～6mm筛网，得到筛下物；
S22、压制
将钢背和一定重量的筛下物加入模腔中冷压成型，制得压制毛坯；其中，压制压力为4000N/cm2～6000N/cm2，压制时间为20s～120s，
S23、热处理
将压制后的毛坯送入电热鼓风干燥箱中进行加热固化，热处理采用分段式升温，固化后即得到添加石墨烯纳米片的树脂基合成闸片。
分段式升温热处理的具体控制参数为：
第一热处理温度为室温～120℃，升温时间1h，保温时间1h；第二热处理温度为120℃～160℃，升温时间1h，保温时间2h；第三热处理温度为160℃～180℃，升温时间1h，保温时间5h。
实施例2～实施例7
实施例2～实施例7的组成和制备方法与实施例1基本相同，其区别在于摩擦体的组分用量不同。实施例2～实施例7中的树脂基摩擦体由如下重量百分含量的组分组成，
| 实施例 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 酚醛树脂(wt％) | 12 | 10 | 8 | 8 | 11 | 9 |
| 液体乳胶(wt％) | 8 | 10 | 5 | 5 | 6 | 8 |
| 丁腈橡胶粉(wt％) | 4 | 5 | 6 | 3 | 3 | 5 |
| 钢纤维(wt％) | 26 | 24 | 22 | 28 | 20 | 21 |
| 矿物纤维(wt％) | 4 | 5 | 3 | 4 | 2 | 4 |
| 芳纶浆粕(wt％) | 1 | 1.5 | 2 | 0.5 | 0.1 | 1.8 |
| 石墨烯纳米片(wt％) | 1.5 | 2 | 5 | 1 | 0.5 | 0.1 |
| 煅烧石油焦(wt％) | 8.5 | 8 | 9 | 10 | 8.9 | 12 |
| 二硫化钼(wt％) | 2 | 2 | 3 | 1 | 3 | 5 |
| 铬铁粉(wt％) | 5 | 3 | 4 | 6 | 8 | 8 |
| 铸铁粉(wt％) | 10 | 11 | 15 | 14 | 12 | 13 |
| 膨胀蛭石(wt％) | 3 | 4 | 4 | 5 | 5 | 1 |
| 硫酸钡(wt％) | 6 | 5 | 5 | 8 | 10 | 6 |
| 碳酸钙(wt％) | 8 | 8 | 7 | 5 | 10 | 6 |
| 硫化促进剂(wt％) | 1 | 1.5 | 2 | 1.5 | 0.5 | 0.1 |
其中，实施例1～实施例4所使用的液体乳胶为丁苯乳胶Latice405，实施例5、实施例6所使用的液体乳胶为天然乳胶，实施例7所使用的液体乳胶为丁腈乳胶。
对比例1
采用目前用于城际列车的常规制动闸片/闸瓦，由树脂基摩擦体和钢背组成，其中，树脂基摩擦体的具体组成为(按重量百分含量计)：9％～12％的酚醛树脂、4％～6％的丁腈橡胶粉、18％～21％的钢纤维、4％～6％的腈纶纤维、8％～10％的矿物纤维、14％～16％的硫酸钡、2％～5％的二硫化钼、6％～8％的鳞片石墨、3％～5％的铬铁矿粉、12％～14％的碳酸钙、2％～4％的氧化镁、4％～6％的萤石、2％～4％的硫磺粉组成。
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：使用层数为1～5层、总厚度小于3nm的石墨烯粉体替代石墨烯纳米片，其用量不变。
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100目鳞片石墨替代石墨烯纳米片，其用量不变。
对比例4
对比例4与实施例1的原料组成、制备方法基本相同，其区别在于：液体乳胶与硫酸钡、碳酸钙、石墨烯纳米片的混合方式为直接共混，即：将液体乳胶、硫酸钡、碳酸钙、石墨烯纳米片预混均匀，再加入其它原料，共同加压密炼。
性能测试
取实施例1～实施例7、对比例1～对比例4的闸片产品，进行摩擦系数的测定。摩擦系数的测定方法依据《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.CAMET04004.9-2018中的相关方法和标准，采用西安顺通所生产的TM-1型缩比惯性试验台进行测试，并将该大纲的实验条件进行等量转换：转速1272r/min，摩擦惯量12.600Kgm2；测定结果如下：
通过上表中数据可以看出，本发明产品的摩擦系数较高，且在0.23MPa、0.30MPa、0.40MPa、0.50MPa四个不同压力条件下，摩擦系数变化幅度均在0.037以内，且不同压力下的摩擦系数与平均摩擦系数之间的离差很小，摩擦系数的稳定性显著较高。而对比例1为列车使用的常规闸片，制动压力达到0.5MPa后摩擦系数显著降低，摩擦系数的变化幅度达0.081，不同压力下的摩擦系数与平均摩擦系数之间的差值也很大，证明制动压力带来的摩擦热，对常规闸片的摩擦稳定性有比较明显的影响。
对比例2、对比例3分别采用石墨烯和石墨来代替石墨烯纳米片，三者之间的碳层数不同；石墨烯中的碳层数为五层以下，石墨烯纳米片中的碳层数为十层以上，石墨中的碳层数约数百万层。经试验证明，对比例2、对比例3产品在不同制动压力下，其摩擦系数的变化幅度均大于本发明产品，猜测其原因，石墨烯由于其不易分散，因而在摩擦体中的分散均匀度受到限制，制约了摩擦热的均匀传导；而鳞片石墨由于其粒径较大，摩擦过程的转移现象使其形成了孔洞，加剧了热衰退现象。
对比例4在制备时，液体乳胶与石墨烯纳米片的混合方式为直接共混，混合均匀度远不及加压喷淋的混合方式，在制动压力较低的前三组试验中，其摩擦系数还是较高且稳定，与实施例1的摩擦系数变化呈现基本相同的走势，但当制动压力提高到0.50MPa时，出现了断层式的下降，这就是当摩擦热过大时，分布不均匀的石墨烯纳米片不能充分传热，而使得闸片局部过热、出现了热衰退现象。
根据实施例1的摩擦系数数据来绘制不同制动压力下摩擦系数曲线图，如图1～图4所示。
图1试验条件为：功率90kw，压力0.230MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
图2试验条件为：功率120kw，压力0.300MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
图3试验条件为：功率150kw，压力0.400MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
图4试验条件为：功率180kw，压力0.500MPa，转速1272r/min，惯量12.600kgm2，试样面积2920.000mm2，摩擦半径125.000mm。
由图1、图2、图3和图4可知，在相同转速(1272r/min)下，采用不同的压力(0.230MPa、0.300MPa、0.400MPa、0.500MPa)、不同的功率(90kw、120kw、150kw、180kw)进行制动试验，连续制动50次(每次制动间隔30s)，闸片的摩擦系数始终保持在0.30～0.40之间，变化幅度小，证明压力和功率的变化均不会对本发明闸片的摩擦系数带来显著变化，闸片的摩擦性能相当稳定。.
进一步的，经过大量的实验数据统计，本发明树脂基合成闸片的摩擦系数在如下范围内：
| 转速(r/min) | 制动压力(MPa)MP) | 惯量(kgm<sup>2</sup>) | 摩擦系数 |
| 1272 | 0.23 | 12.600 | 0.34～0.38 |
| 1272 | 0.30 | 12.600 | 0.33～0.369 |
| 1272 | 0.40 | 12.600 | 0.33～0.35 |
| 1272 | 0.50 | 12.600 | 0.31～0.34 |
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)
1.一种树脂基摩擦体，其特征在于：包括以下原料：酚醛树脂、液体乳胶、丁腈橡胶粉、钢纤维、矿物纤维、芳纶浆粕、石墨烯纳米片、煅烧石油焦、二硫化钼、铬铁粉、铸铁粉、膨胀蛭石、硫酸钡、碳酸钙和硫化促进剂。
2.根据权利要求1所述树脂基摩擦体，其特征在于：包括按质量百分含量计的如下原料：酚醛树脂8wt％～12wt％、液体乳胶5wt％～10wt％、丁腈橡胶粉3wt％～6wt％、钢纤维20wt％～28wt％、矿物纤维2wt％～5wt％、芳纶浆粕0.1wt％～2wt％、石墨烯纳米片0.1wt％～5wt％、煅烧石油焦8wt％～12wt％、二硫化钼1wt％～5wt％、铬铁粉3wt％～8wt％、铸铁粉10wt％～15wt％、膨胀蛭石1wt％～5wt％、硫酸钡5wt％～10wt％、碳酸钙5wt％～10wt％、硫化促进剂0.1wt％～2wt％。
3.根据权利要求1或2所述树脂基摩擦体，其特征在于：所述液体乳胶为天然乳胶、丁苯乳胶、丁腈乳胶中的任意一种。
4.根据权利要求1～3任一所述树脂基摩擦体，其特征在于：所述石墨烯纳米片的碳层数多于10层、且石墨烯纳米片的总厚度为5纳米～100纳米。
5.一种树脂基合成闸片，其特征在于：包括钢背、以及权利要求1～4任一项所述的树脂基摩擦体，所述树脂基摩擦体固定于钢背上，形成树脂基合成闸片。
6.一种树脂基合成闸片的制备方法，应用于权利要求5所述树脂基合成闸片，其特征在于：
按原料组成将原料进行混合和密炼，得到混合料；
将所述混合料依次经过破碎工序、压制工序和热处理工序，得到树脂基合成闸片。
7.根据权利要求6所述树脂基合成闸片的制备方法，其特征在于：
所述按原料组成将原料进行混合和密炼，得到混合料，具体包括：
将硫酸钡、碳酸钙和石墨烯纳米片预混均匀，然后将液体胶乳以加压喷淋的方式均匀喷洒在上述预混均匀的物料上，喷洒时继续混合直至均匀，得到预混物；
将所述预混物和其它原料混合，加压密炼，得到混合料。
8.根据权利要求7所述树脂基合成闸片的制备方法，其特征在于：
所述加压密炼的条件为：温度≤90℃，密炼压力6kPa～8kPa，密炼时间2min～5min。
9.根据权利要求6～8任一所述树脂基合成闸片的制备方法，其特征在于：所述将所述混合料依次经过破碎工序、压制工序和热处理工序，得到树脂基合成闸片，具体包括：
将所述混合料冷却至室温，然后用破碎机破碎，过Φ3mm～6mm筛网，得到筛下物；
将钢背和一定重量的所述筛下物加入模腔中冷压成型，制得压制毛坯；
将所述压制毛坯采用分段式升温热处理，第一热处理温度为室温～120℃，升温时间1h，保温时间1h；第二热处理温度为120℃～160℃，升温时间1h，保温时间2h；第三热处理温度为160℃～180℃，升温时间1h，保温时间5h；得到树脂基合成闸片。
10.根据权利要求9所述树脂基合成闸片的制备方法，其特征在于：所述冷压成型条件为：压制压力为4000N/cm2～6000N/cm2，压制时间为20s～120s。
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| CN109737157A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-10 | 北京浦然轨道交通科技有限公司 | 一种欧洲货车用超低摩合成闸瓦 |
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2020
- 2020-08-24 CN CN202010859061.9A patent/CN112029227B/zh active Active
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Denomination of invention: Resin based friction body, resin based synthetic brake pad, and preparation method thereof Effective date of registration: 20230523 Granted publication date: 20220405 Pledgee: Beijing first financing Company limited by guarantee Pledgor: Beijing Pulan Rail Transit Technology Co.,Ltd.|SHANDONG HEZE DETONG NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980041465 |