CN113388173B - 合成摩擦材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合成摩擦材料及其制备方法与应用。以质量百分比计，该合成摩擦材料包括：丁腈橡胶8‑10％，硫磺0.9‑3％，硼改性酚醛树脂5‑7％，鳞片石墨10‑14％，铝矾土8‑10％，硅灰石8‑10％，硅藻土3‑5％，还原铁粉6‑7％，沉淀硫酸钡12‑15％，菠萝叶纤维5‑7％，钢纤维6‑8％，偶联剂组合剂2‑4％，无机矿物纤维7‑10％，各成分的质量百分比之和为100％；其中，所述偶联剂组合剂包括硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂。本发明进一步提供了上述合成摩擦材料在城轨车辆用合成摩擦材料中的应用。本发明提供的合成摩擦材料具有环保，力学强度高且压缩模量低，对对偶磨损小，磨耗低等优点。

Description

合成摩擦材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及城轨合成摩擦材料技术领域，尤其涉及一种合成摩擦材料及其制备方法与应用。

背景技术

合成摩擦材料是一种依靠摩擦作用来执行制动功能的部件材料，它主要是通过摩擦来吸收或传递动力。合成摩擦材料是一种高分子三元复合材料，它由高分子黏合剂、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组分硫化压制而成。这种材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能、同时还具有一定的耐热性和机械强度，能满足城轨车辆频繁制动的性能要求。

由于合成摩擦材料制品在工作中长期处于高温工况下，故合成摩擦材料中多数增强纤维是无机矿物纤维和金属纤维，无机矿物纤维最主要的特性是硬度高，脆性大，金属纤维最主要的特性是密度大，模量高，对制动盘磨损严重。城轨车辆用合成摩擦材料一般用在人口密度大，空间比较封闭的地方，因此该领域的发展越来越注重环保性尤其是无毒无味、低噪音，这就要求合成摩擦材料本身具备压缩模量低，不伤制动对偶，不易产生噪音且有毒有害的性质。

天然纤维素纤维具有质轻价廉、低噪音、对环境无污染等优点，菠萝叶纤维属于天然纤维素纤维的一种，其在摩擦材料领域的应用目前处于空白。菠萝叶纤维是从菠萝叶片中提取的纤维，属于叶片麻类纤维。在我国有广泛的菠萝叶原料，但由于尚未得到充分利用而大部分成为农业废料，因此需要对菠萝叶纤维在合成摩擦材料中的运用进一步深化。

由于摩擦性能调节剂多数都是无机矿物，增强纤维多数是由金属纤维，无机矿物纤维和纤维素纤维构成，而高分子黏合剂包括橡胶和树脂都是有机物质，这三元材料的亲和性差，在加工中极易出现因材料分散不均匀而造成摩擦材料的力学性能下降及摩擦系数不稳定的现象，因此需要用偶联剂对增强纤维和摩擦性能调节剂进行表面活化改性处理。偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面，从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、热性能等。

目前国内已生产使用的城轨合成摩擦材料存在摩擦系数不稳定，摩擦体表面有裂纹，制动噪音和气味较大，对偶磨损严重等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种合成摩擦材料及其制备方法与应用，该合成摩擦材料具有环保，力学强度高且压缩模量低，磨耗低等优点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种合成摩擦材料，以质量百分比计，该合成摩擦材料包括：丁腈橡胶8-10％，硫磺0.9-3％，硼改性酚醛树脂5-7％，鳞片石墨10-14％，铝矾土8-10％，硅灰石8-10％，硅藻土3-5％，还原铁粉6-7％，沉淀硫酸钡12-15％，菠萝叶纤维5-7％，钢纤维6-8％，偶联剂组合剂2-5％，无机矿物纤维7-10％，各成分的质量百分比之和为100％，其中，所述偶联剂组合剂包括硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂。

在本发明的具体实施方案中，本发明通过采用两种偶联剂复合的偶联剂组合剂对合成摩擦材料进行表面改性，在减少偶联剂整体用量的同时还能够提升合成摩擦材料的力学性能和摩擦性能。

在本发明的具体实施方案中，所述偶联剂组合剂中的硅烷偶联剂对含硅化合物中的Si-OH键反应效率较高，结合较好，能够有效提高基体的刚性，具体来说，所述硅烷偶联剂可以对复合增强纤维(包括菠萝叶纤维、钢纤维和无机矿物纤维等)和摩擦性能调节剂(如铝矾土、硅灰石、硅藻土等)进行表面改性活化处理，从而提高合成摩擦材料的力学性能，使合成摩擦材料兼顾适中的硬度、冲击强度和压缩强度。铝酸酯偶联剂具有气味小、无毒、较高协同性和润滑性、价格低廉等优点，并且，铝酸酯偶联剂是通过质子化反应与填料进行反应，对炭黑、石墨、碳酸钙、硫酸钡等硅烷偶联剂无法改性的填料具有较好的改性效果，能够提高基体的柔韧性。本发明通过将粉体硅烷偶联剂和粉体铝酸酯偶联剂进行机械混合组成偶联剂组合剂，能够使两种偶联剂协同作用增加原料组分之间的粘结强度、起到提高基体力学强度及摩擦耐热性的效果，保证摩擦系数与基体强度在高温时无衰退，从而满足现场装车应用的各种工况。进一步地，通过控制硅烷偶联剂与铝酸酯偶联剂之间的比例能够调节合成摩擦材料中抗热衰退效果和磨耗量。在一些具体实施方案中，所述硅烷偶联剂与铝酸酯偶联剂的质量比一般控制为(35-50):(50-65)、例如40:60等。

与麻纤维等其他纤维素纤维相比，本发明所用的菠萝叶纤维具有以下特点：1、菠萝叶纤维的表面更粗糙，堆砌比较疏松、有更多的缝隙、孔洞和更大的比表面积，强度高且毛羽多，对合成摩擦材料的力学性能和热稳定性的提升作用更大；2、菠萝叶纤维具有较高的比表面积，在混料过程中不易产生静电，更容易分散均匀；3、菠萝叶纤维在高温时(例如300℃)直接碳化，不会因分解产生小分子物质及气体而在高温时软化或融化从而影响摩擦性能，因此可以有效保证合成摩擦材料在高温条件下的摩擦系数稳定。

在本发明的具体实施方案中，所述菠萝叶纤维的长度一般为3mm-6mm、优选为4mm-5mm。

在本发明的具体实施方案中，所述丁腈橡胶中的丙烯腈的质量含量可以控制为20-30％，例如为28％。

在本发明的具体实施方案中，所述硫磺的含硫量一般为95-99％、优选为99％。所述硫磺的粒度一般为325目，在一些具体实施方案中，所述硫磺的粒度可以为325目的通过率达到99％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述硼改性酚醛树脂的粒度一般为325目以上，优选采用比325目更细的粒度的硼改性酚醛树脂。在一些具体实施方案中，所述硼改性酚醛树脂的粒度可以为325目的通过率达到99％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述鳞片石墨的含碳量一般为95-99％、例如可以达到99％。

在本发明的具体实施方案中，所述鳞片石墨的粒度一般为60目-80目。在一些具体实施方案中，所述鳞片石墨的粒度可以为80目的通过率达到95％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述铝矾土中的氧化铝的质量含量一般为50-65％、例如为65％。

在本发明的具体实施方案中，所述铝矾土的粒度可以为200目，例如，所述铝矾土的粒度可以为200目的通过率达到90％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述还原铁粉的粒度可以是100目-150目。在一些具体实施方案中，所述还原铁粉的粒度可以为150目的通过率达到98％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述还原铁粉的铁质量含量为一般为98％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述钢纤维的长度为1mm-3mm、优选1.5mm-3mm。

在本发明的具体实施方案中，所述无机矿物纤维的长度为1mm-4mm、优选2mm-3mm。

在本发明的具体实施方案中，所述钢纤维的铁质量含量一般为90％以上、优选为95％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述硅灰石的粒度一般为200目以上，优选采用比200目更细的粒度的硅灰石。在一些具体实施方案中，所述硅灰石的粒度可以为200目的通过率达到90％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述沉淀硫酸钡的粒度可以是325目，在一些具体实施方案中，所述沉淀硫酸钡粒度可以为325目的通过率达到90％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述沉淀硫酸钡中的硫酸钡质量含量可以是95％以上。

在上述合成摩擦材料中，以质量百分比计，该合成摩擦材料优选包括：丁腈橡胶10％，硫磺1％，硼改性酚醛树脂6％，鳞片石墨12％，铝矾土9％，硅灰石10％，硅藻土5％，还原铁粉7％，沉淀硫酸钡14％，菠萝叶纤维6％，钢纤维7％，偶联剂组合剂4％，无机矿物纤维10％，各成分的质量百分比之和为100％。

本发明进一步提供了上述合成摩擦材料的制备方法，包括将鳞片石墨、铝矾土、硅灰石、硅藻土、还原铁粉、沉淀硫酸钡、菠萝叶纤维、钢纤维、无机矿物纤维、偶联剂组合剂、丁腈橡胶、硫磺和硼改性酚醛树脂混合均匀，密炼，热压成型，进行固化热处理，得到所述合成摩擦材料。

在本发明的具体实施方案中，上述制备方法可以先将鳞片石墨、铝矾土、硅灰石、硅藻土、还原铁粉、沉淀硫酸钡、菠萝叶纤维、钢纤维、无机矿物纤维、偶联剂组合剂混合，随后再加入丁腈橡胶、硫磺和硼改性酚醛树脂进行密炼。

在上述制备方法中，可以将各原料在150-250r/min(例如200r/min)的转速搅拌20-30min(25min)，以达到均匀混合的效果。

在上述制备方法中，优选地，所述密炼的压力为0.7MPa-1MPa、例如为0.9MPa。

在上述制备方法中，优选地，所述密炼的时间为10-15min、例如为12min。

在上述制备方法中，优选地，所述密炼的温度为80-120℃、例如为95℃。

在上述制备方法中，优选地，经过密炼的原料混合物的粒度为7mm以下、例如可以达到4mm以下。

在上述制备方法中，优选地，所述热压成型的压力为15-30MPa、优选为20MPa。

在上述制备方法中，优选地，所述热压成型的保温温度为150-170℃、优选为160℃。

在上述制备方法中，优选地，所述热压成型的保温时间为10min-30min、优选为20min。

在上述制备方法中，优选地，所述固化热处理的升温速率为2-8℃/min、例如为4℃/min。

在上述制备方法中，优选地，所述固化热处理的温度为140℃-170℃、优选为160℃。

在上述制备方法中，优选地，所述固化热处理的保温时间为2h-5h、优选为3h。

本发明进一步提供了上述合成摩擦材料在城轨车辆用合成摩擦材料中的应用。在一些具体实施方案中，本发明提供的合成摩擦材料可以作为一种环保城轨合成摩擦材料，该合成摩擦材料在40km/h至135km/h的摩擦系数衰退值在0.13以下，磨耗量在0.17cm³/MJ以下，具有磨耗量小、摩擦系数稳定等特点。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过添加菠萝叶纤维和偶联剂组合剂，能够获得力学性能较高、摩擦系数的热衰退较小的合成摩擦材料、同时还可以改善合成摩擦材料的制动效能稳定性。

2、本发明提供的合成摩擦材料摩擦系数稳定，对于速度、温度敏感性低，能够满足制动精度高，制动能量大的城轨车辆制动要求，有利于城轨列车ATO驾驶模式下的停车对标；该合成摩擦材料的磨耗量小，可以提高摩擦材料的使用周期。

3、本发明提供的合成摩擦材料采用的粉体偶联剂组合剂能够有效提高摩擦材料的力学性能和摩擦性能、例如提高材料在高温环境中的摩擦系数稳定性，还可以提高摩擦体基体强度。

4、本发明提供的合成摩擦材料添加了环保的菠萝叶纤维，从而减少了金属纤维的使用量，降低了材料的压缩模量，提高合成摩擦材料的力学性能和热稳定性，在高温和高湿度环境中稳定摩擦系数，在制动过程中对对偶的损伤小且不易产生噪音，在满足环保的要求上同时又降低了生产成本。

5、本发明提供的合成摩擦材料的制造工艺简单，具有可批量操作性。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

在以下对实施例和对比例材料的性能测试中，各性能参数测定方法所依据的国家标准具体如下：

密度参照GB/T 1033.1塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法；

硬度参照GB/T 3398.2塑料硬度测定第2部分：洛氏硬度；

冲击强度参照GB/T 1043.1塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击试验；

压缩强度及压缩模量参照GB/T 1041塑料压缩性能的测定；摩擦性能参照T/CAMET04004.9-2018城市轨道交通车辆制动系统第9部分：

合成闸片技术规范中要求的试验大纲进行，其中对偶件磨耗采用TM-I型轨道列车用摩擦材料缩比惯性刹车试验台，系统总惯量170kg·m²，制动压力标定系统：正压力0.2-1MPa，精度0.1％，采样频率1000Hz。转矩测试标定系统：0-5000N·m，变频调速设置系统：0-4100r/min。

以下实施例和对比例的材料制备过程中，所用的混合机为江苏市荣德机械有限公司生产的W-200型双锥高速混合机；所用的密炼机为佰弘机械(上海)有限公司生产的ML-3密炼机；所用的热压机为南通巨能315T压机。

各原料的产品信息为：丁腈橡胶(丙烯腈含量28％)，兰州石化；硫磺(含硫量95-99％、粒度325目)，天津维欧化工贸易有限公司；硼改性酚醛树脂(粒度325目)，山东圣泉新材料股份有限公司；沉淀硫酸钡、铝矾土(氧化铝含量65％)、硅藻土，河北辛集化工集团有限责任公司；鳞片石墨(含碳量99％，粒度80目)，大同石墨矿；无石棉复合纤维(长度2-3mm)，硅灰石(粒度200目)，盐城市华达纤维有限公司；钢纤维(长度1.5-3mm，铁含量≥90％)，石家庄硕茂摩擦材料有限公司；还原铁粉(粒度150目)，北京京科；菠萝叶纤维(长度4-5mm)，上海晶须复合材料制造有限责任公司；硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂，南京优普化工有限公司；麻纤维(长度2mm-3mm)，常州武进华东特种纤维制造有限公司。

实施例1

本实施例提供了一种合成摩擦材料，其制备方法包括：

1、将沉淀硫酸钡1120g，铝矾土720g，还原铁粉560g，硅灰石800g，硅藻土400g，菠萝叶纤维480g，硅烷偶联剂100g，铝酸酯偶联剂220g，无石棉复合纤维(作为无机矿物复合纤维)800g，钢纤维560g，鳞片石墨960g称量好后倒入混合机，设定机器转速为200r/min，所述搅拌的时间为25min，即得到混合均匀的组合物。

2、将上述组合物与加入丁腈橡胶800g，硫磺80g，硼改性酚醛树脂480g在密炼机在密炼温度不超过95℃的条件下密炼12min，密炼压力为0.9MPa，密炼完成后进行破碎得到摩擦材料混合料，破碎粒径≤4mm。将摩擦材料混合料利用热压机进行热压成型，热压温度160℃，热压时间为20min，压力为20MPa。将压制成型的样品放入烘箱中进行固化热处理，烘箱升温速率为4℃/min，保持160℃保温3h，冷却至室温后取出，得到合成摩擦材料。

实施例2

本实施例提供了一种合成摩擦材料，其制备方法包括：

1、称量沉淀硫酸钡1120g，铝矾土720g，还原铁粉560g，硅灰石800g，硅藻土400g，菠萝叶纤维480g，硅烷偶联剂130g，铝酸酯偶联剂190g，无石棉复合纤维800g，钢纤维560g，鳞片石墨960g倒入合机，设定机器转速为200r/min，所述搅拌的时间为25min，即得到混合均匀的组合物。

2、将上述组合物与丁腈橡胶800g，硫磺80g，硼改性酚醛树脂480g混合后采用密炼机进行密炼，在密炼温度不超过95℃的条件下密炼12min，密炼压力为0.9MPa，密炼完成后进行破碎得到摩擦材料混合料，破碎粒径≤4mm。将摩擦材料混合料利用热压机进行热压成型，热压温度160℃，热压时间为20min，压力为20MPa。将压制成型的样品放入烘箱中进行固化热处理，烘箱升温速率为4℃/min，保持160℃保温3h，冷却至室温后取出，得到合成摩擦材料。

实施例3

本实施例提供了一种合成摩擦材料，其制备方法包括：

1、称量沉淀硫酸钡1120g，铝矾土720g，还原铁粉560g，硅灰石800g，硅藻土400g，菠萝叶纤维480g，硅烷偶联剂200g，铝酸酯偶联剂200g，无石棉复合纤维800g，钢纤维500g，鳞片石墨960g倒入混合机，设定机器转速为200r/min，所述搅拌的时间为25min，即得到混合均匀的组合物。

2、将上述组合物与丁腈橡胶800g，硫磺80g，硼改性酚醛树脂480g混合后采用密炼机进行密炼，在密炼温度不超过95℃的条件下密炼12min，密炼压力为0.9MPa，密炼完成后进行破碎得到摩擦材料混合料，破碎粒径≤4mm。将摩擦材料混合料利用热压机进行热压成型，热压温度160℃，热压时间为20min，压力为20MPa。将压制成型的样品放入烘箱中进行固化热处理，烘箱升温速率为4℃/min，保持160℃保温3h，冷却至室温后取出，得到合成摩擦材料。

实施例4

本实施例提供了一种合成摩擦材料，其制备方法包括：

1、称量沉淀硫酸钡1120g，铝矾土720g，还原铁粉560g，硅灰石800g，硅藻土400g，菠萝叶纤维480g，硅烷偶联剂200g，铝酸酯偶联剂120g，无石棉复合纤维800g，钢纤维560g，鳞片石墨960g倒入混合机，设定机器转速为200r/min，所述搅拌的时间为25min，即得到混合均匀的组合物。

2、将上述组合物与丁腈橡胶800g，硫磺80g，硼改性酚醛树脂480g混合后采用密炼机进行密炼，在密炼温度不超过95℃的条件下密炼12min，密炼压力为0.9MPa，密炼完成后进行破碎得到摩擦材料混合料，破碎粒径≤4mm。将摩擦材料混合料利用热压机进行热压成型，热压温度160℃，热压时间为20min，压力为20MPa。将压制成型的样品放入烘箱中进行固化热处理，烘箱升温速率为4℃/min，保持160℃保温3h，冷却至室温后取出，得到合成摩擦材料。

对比例1

本对比例提供了一种不含硅烷偶联剂的合成摩擦材料，其制备方法包括：

1、称量沉淀硫酸钡1120g，铝矾土720g，还原铁粉560g，硅灰石800g，硅藻土400g，菠萝叶纤维480g，铝酸酯偶联剂400g，无石棉复合纤维800g，钢纤维560g，鳞片石墨960g倒入高速混合机，设定机器转速为200r/min，所述搅拌的时间为25min，即得到混合均匀的组合物。

2、将上述组合物与丁腈橡胶800g，硫磺80g，硼改性酚醛树脂480g混合后采用密炼机进行密炼，在密炼温度不超过95℃的条件下密炼12min，密炼压力为0.9MPa，密炼完成后进行破碎得到摩擦材料混合料，破碎粒径≤4mm。将摩擦材料混合料利用热压机进行热压成型，热压温度160℃，热压时间为20min，压力为20MPa。将压制成型的样品放入烘箱中进行固化热处理，烘箱升温速率为4℃/min，保持160℃保温3h，冷却至室温后取出，得到合成摩擦材料。

对比例2

本对比例提供了一种不含铝酸酯偶联剂的合成摩擦材料，其制备方法包括：

1、称量沉淀硫酸钡1120g，铝矾土720g，还原铁粉560g，硅灰石800g，硅藻土400g，菠萝叶纤维480g，硅烷偶联剂400g，无石棉复合纤维800g，钢纤维560g，鳞片石墨960g倒入混合机，设定机器转速为200r/min，所述搅拌的时间为25min，即得到混合均匀的组合物。

2、将上述组合物丁腈橡胶800g，硫磺80g，硼改性酚醛树脂480g混合后采用密炼机进行密炼，在密炼温度不超过95℃的条件下密炼12min，密炼压力为0.9MPa，密炼完成后进行破碎得到摩擦材料混合料，破碎粒径≤4mm。将摩擦材料混合料利用热压机进行热压成型，热压温度160℃，热压时间为20min，压力为20MPa。将压制成型的样品放入烘箱中进行固化热处理，烘箱升温速率为4℃/min，保持160℃保温3h，冷却至室温后取出，得到合成摩擦材料。

对比例3

本对比例提供了一种不含菠萝叶纤维的合成摩擦材料，其制备方法包括：

1、称量沉淀硫酸钡1120g，铝矾土720g，还原铁粉560g，硅灰石800g，硅藻土400g，麻纤维480g，硅烷偶联剂200g，铝酸酯偶联剂200g，无石棉复合纤维800g，钢纤维560g，鳞片石墨960g倒入混合机，设定机器转速为200r/min，所述搅拌的时间为25min，即得到混合均匀的组合物。

2、将上述组合物与丁腈橡胶800g，硫磺80g，硼改性酚醛树脂480g混合后采用密炼机进行密炼，在密炼温度不超过95℃的条件下密炼12min，密炼压力为0.9MPa，密炼完成后进行破碎得到摩擦材料混合料，破碎粒径≤4mm。将摩擦材料混合料利用南通巨能315T压机进行热压成型，热压温度160℃，热压时间为20min，压力为20MPa。将压制成型的样品放入烘箱中进行固化热处理，烘箱升温速率为4℃/min，保持160℃保温3h，冷却至室温后取出，得到摩擦合成材料。

表1为对比例1至对比例3样品及实施例1至实施例4样品的配方组成及力学性能参数。表2为对比例1至对比例3样品及实施例1至实施例4样品的摩擦系数及磨耗量的测试数据。

表1配方组成及其力学性能对比

表2摩擦磨损数据对比

从实施例1、实施例2、实施例4与对比例1、对比例2的性能测试结果可以看出，在实施例1至实施例4所用的偶联剂总量整体不高于对比例1至对比例3中偶联剂总量的情况下，本发明采用的偶联剂组合物仍然可以显著提高合成摩擦材料的力学性能，使用粉体硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂协同作用生产的城轨车辆用合成摩擦材料硬度适中、冲击强度和压缩强度均满足现场使用要求。

并且，本发明采用的偶联剂组合物可以稳定合成摩擦材料的摩擦系数，在高速制动时该合成摩擦材料具有衰退值小，重复性良好、磨耗量低等优点，长期使用时对制动盘的磨损小，能够满足列车运行时的频繁制动要求。具体地，当偶联剂组合物中两种偶联剂的质量比控制在硅烷偶联剂：铝酸酯偶联剂为13:19时(实施例2)合成摩擦材料的力学性能最好，抗热衰退性效果最好，磨耗量最小。

由此可知，相比于单一偶联剂，本发明采用的偶联剂组合剂不仅对材料的力学性能和摩擦性能提升效果更好，还能够有效减少偶联剂用量20％。

从实施例1至实施例4与对比例3的性能测试结果可以看出，相比于麻纤维等其他植物纤维，本发明采用的菠萝叶纤维能够有效提高合成摩擦材料的力学强度和摩擦系数的稳定性、降低压缩模量。菠萝叶纤维的添加能够有效减小摩擦材料在高速致动时的磨耗量，提高摩擦系数在不同工况下的稳定性。

Claims (18)

1.一种合成摩擦材料，以质量百分比计，该合成摩擦材料包括：丁腈橡胶8-10％，硫磺0.9-3％，硼改性酚醛树脂5-7％，鳞片石墨10-14％，铝矾土8-10％，硅灰石8-10％，硅藻土3-5％，还原铁粉6-7％，沉淀硫酸钡12-15％，菠萝叶纤维5-7％，钢纤维6-8％，偶联剂组合剂2-5％，无机矿物纤维7-10％，各成分的质量百分比之和为100％；

其中，所述偶联剂组合剂包括硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂，所述硅烷偶联剂与铝酸酯偶联剂的质量比为35-50:50-65。

2.根据权利要求1所述的合成摩擦材料，其中，所述硅烷偶联剂与铝酸酯偶联剂的质量比为40:60。

3.根据权利要求1所述的合成摩擦材料，其中，所述菠萝叶纤维的长度为3mm-6mm。

4.根据权利要求3所述的合成摩擦材料，其中，所述菠萝叶纤维的长度为4mm-5mm。

5.根据权利要求1所述的合成摩擦材料，其中，所述丁腈橡胶中的丙烯腈的质量含量为20-30％；

所述硫磺的含硫量为95-99％；

所述鳞片石墨的含碳量为95-99％；

所述铝矾土中的氧化铝的质量含量为50-65％；

所述还原铁粉的铁质量含量为98％以上；

所述钢纤维的铁质量含量为90％以上；

所述沉淀硫酸钡中的硫酸钡质量含量为95％以上。

6.根据权利要求5所述的合成摩擦材料，其中，所述丁腈橡胶中的丙烯腈的质量含量为28％；

所述硫磺的含硫量为99％；

所述铝矾土中的氧化铝的质量含量为65％；

所述还原铁粉的铁质量含量为98％以上；

所述钢纤维的铁质量含量为95％以上；

所述沉淀硫酸钡中的硫酸钡质量含量为95％以上。

7.根据权利要求1所述的合成摩擦材料，其中，所述硫磺的粒度为325目；

所述硼改性酚醛树脂的粒度为325目以上；

所述鳞片石墨的粒度为60目-80目；

所述铝矾土的粒度为200目；

所述还原铁粉的粒度为100目-150目；

所述硅灰石的粒度为200目以上；

所述沉淀硫酸钡的粒度为325目；

所述钢纤维的长度为1mm-3mm；

所述无机矿物纤维的长度为1mm-4mm。

8.根据权利要求7所述的合成摩擦材料，其中，所述钢纤维的长度为1.5mm-3mm；

所述无机矿物纤维的长度为2mm-3mm。

9.权利要求1-8任一项所述的合成摩擦材料的制备方法，包括：将鳞片石墨、铝矾土、硅灰石、硅藻土、还原铁粉、沉淀硫酸钡、菠萝叶纤维、钢纤维、无机矿物纤维、偶联剂组合剂、丁腈橡胶、硫磺和硼改性酚醛树脂混合均匀，密炼形成原料混合物，热压成型，进行固化热处理，得到所述合成摩擦材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述密炼的压力为0.7MPa-1MPa；

所述密炼的时间为10min-15min；

所述密炼的温度为80℃-120℃；

经过密炼的原料混合物的粒度为7mm以下。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述密炼的压力为0.9MPa；

所述密炼的时间为12min；

所述密炼的温度为95℃；

经过密炼的原料混合物的粒度为4mm以下。

12.根据权利要求9-11任一项所述的制备方法，其中，所述热压成型的压力为15MPa-30MPa；

所述热压成型的保温温度为150℃-170℃；

所述热压成型的保温时间为10min-30min。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其中，所述热压成型的压力为20MPa；

所述热压成型的保温温度为160℃；

所述热压成型的保温时间为20min。

14.根据权利要求9-11、13任一项所述的制备方法，其中，所述固化热处理的升温速率为2℃/min-8℃/min；

所述固化热处理的温度为140℃-170℃；

所述固化热处理的保温时间为2h-5h。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其中，所述固化热处理的升温速率为4℃/min；

所述固化热处理的温度为160℃；

所述固化热处理的保温时间为3h。

16.根据权利要求12所述的制备方法，其中，所述固化热处理的升温速率为2℃/min-8℃/min；

所述固化热处理的温度为140℃-170℃；

所述固化热处理的保温时间为2h-5h。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其中，所述固化热处理的升温速率为4℃/min；

所述固化热处理的温度为160℃；

所述固化热处理的保温时间为3h。

18.权利要求1-8任一项所述的合成摩擦材料在城轨车辆用合成摩擦材料中的应用。