CN114763300A - 一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制动摩擦材料技术领域，尤其涉及一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料及其制备方法。按照重量份计，所述复合材料包括树脂组合物20‑46份，填充剂10‑74份，混杂纤维16‑58份，化合态金属12‑27份，相容剂1‑3份。本发明得到的复合材料具有以下优点：(1)机械性能优异，得到的复合材料具有极低的磨损率和尺寸稳定性；(2)耐高温强，形成的复合材料能够快速传递热量，避免制动装置在机械制动过程中产生大量热量损伤器件；(3)降噪性能显著，复合材料能够显著削弱摩擦过程空气共振产生的噪音；(4)实用性强，适宜在制动摩擦材料技术领域推广使用。

Description

一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及制动摩擦材料技术领域，尤其涉及一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料及其制备方法。
背景技术
随着工业技术的飞速发展和进步，我国的运输行业也进入提速运行的新时代。制动器是一种具有使运动器件减速、停止、维持静止状态等功能的机械部件，伴随着列车高速化发展的趋势，制动器的安全保障作用愈发凸显，市场需求变化对制动器的性能提出了更高的要求。现有制动器材质主要分为金属基摩擦材料和树脂基摩擦材料，金属基摩擦材料的导热线强，能够应对较高的使用温度，但是存在着价格高昂、制动噪音大、机械性能差等问题，树脂基摩擦材料是将有机摩擦材料和传统金属基材料结合形成的复合材料，能够融合有机、无机摩擦材料的性能优点，已成为铁路领域制动摩擦材料的热门发展趋势。
运输工具在机械制动时会产生激烈摩擦，这一过程伴随着动能转化为热能，因此需要制动材料在具备良好机械性能的同时需要具备优良的耐热性和导热性，这直接影响着制动材料的使用寿命和运输工具的运输能力。中国专利CN201510872717.X公开了一种防锈粘连汽车制动衬片组分及制备方法，在常用半金属/少金属摩擦材料或石棉有机物型摩擦材料的基体配方中添加重量百分比为3％～10％的防粘连添加剂，使制动衬片的制动性能满足相关标准要求；该现有技术有效减轻或消除了制动衬片容易与制动盘/鼓产生锈粘连的现象，但是其对于制动材料的导热性提升有限，仅能满足汽车行驶过程中的制动操作，但对于铁路列车制动过程中产生热量的发散效果有限，应用范围具有一定的局限性。
基于此，制备一种能够满足高速列车制动，导热性强，耐磨抗裂，且降噪功能优异的复合材料成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明通过提供一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，解决了现有技术中制动材料磨损率高、噪音大、使用寿命短的问题，实现了一种能够满足高速列车制动，导热性强，耐磨抗裂，且降噪功能优异的复合材料。
本发明第一方面提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，按照重量份计，所述复合材料包括树脂组合物20-46份，填充剂10-74份，混杂纤维16-58份，化合态金属12-27份，相容剂1-3份。
在一种优选的实施方式中，所述树脂组合物包括酚醛树脂，丁腈树脂，丁腈树脂，丁苯树脂中的至少2种。
在一种优选的实施方式中，所述树脂组合物为酚醛树脂和丁腈树脂；所述酚醛树脂为改性酚醛树脂。
在一种优选的实施方式中，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为30-40％，100℃时的门尼粘度值为50-80。
在一种优选的实施方式中，所述填充剂包括氮化硼、石墨及其衍生物、重晶石，海泡石，玄武岩，刚玉，蛭石，滑石，云母，高岭土，萤石，氟石，霞石，方解石，菱镁矿中的至少1种。
在一种优选的实施方式中，所述混杂纤维包括碳纤维，铜纤维，钢纤维，陶瓷纤维，硅酸铝纤维，纤维素纤维，芳纶纤维，玻璃纤维中的至少2种。
在一种优选的实施方式中，所述化合态金属包括氧化锌，钛酸钾，氧化钙，氧化铝，硫酸钡，氢氧化钙，硬脂酸锌，硅酸钙中的至少1种。
在一种优选的实施方式中，所述相容剂的结构通式为Y-R-Si(OR)3，其中Y为碱性基团。
本发明第二方面提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料的制备方法，制备步骤具体为：
(1)按照配方量称取原料，将原料投入混料机中进行混料，得到混合料一；
(2)对混合料一进行热压固化，得到混合料二；
(3)将填料加入混合料一中，混合，得到混合料三；
(4)将混合料三进行后处理，降温，得到复合材料成品。
在一种优选的实施方式中，所述热压固化的温度为165-175℃，热压固化的压力为10-20MPa。
有益效果：
本发明得到的复合材料具有以下优点：
(1)机械性能优异：本发明采用改性酚醛树脂和丁腈树脂形成的有机树脂组合物粘结无机材料，得到的复合材料具有极低的磨损率和尺寸稳定性；
(2)耐高温强：采用特定无机纤维和填充剂以及化合态金属共同作用，形成的复合材料能够快速传递热量，避免制动装置在机械制动过程中产生大量热量损伤器件；
(3)降噪性能显著：采用特定粒径的填充剂与有机相结合形成稳定的孔隙结构，使复合材料能够显著削弱摩擦过程空气共振产生的噪音；
(4)实用性强：本发明原料易得，工艺便捷，制得的复合材料综合性能优异，适宜在制动摩擦材料技术领域推广使用。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，按照重量份计，所述复合材料包括树脂组合物20-46份，填充剂10-74份，混杂纤维16-58份，化合态金属12-27份，相容剂1-3份。
在一些优选的实施方式中，所述树脂组合物包括酚醛树脂，丁腈树脂，丁腈树脂，丁苯树脂中的至少2种。
在一些优选的实施方式中，所述树脂组合物为酚醛树脂和丁腈树脂；酚醛树脂和丁腈树脂的重量比为(2-5)：1。
进一步优选，所述酚醛树脂为改性酚醛树脂；所述改性酚醛树脂为三聚氰胺改性酚醛树脂，环氧改性酚醛树脂，硼改性酚醛树脂，苯并噁嗪改性酚醛树脂，腰果壳油改性酚醛树脂中的至少1种。
更进一步优选，所述改性酚醛树脂为环氧改性酚醛树脂，改性方法为：将酚醛树脂粉碎成100-200目粉末，然后与环氧树脂，脂肪族多元胺混合均匀，在100-140℃、10-20MPa条件下热压成型，得到环氧改性酚醛树脂。
优选的，所述酚醛树脂，环氧树脂，脂肪族多元胺的重量比为10：(2-4)：(1-2.5)。
优选的，所述酚醛树脂的软化点为100-110℃，游离酚的含量为0.5-1.5wt％。
作为环氧树脂的实例，包括但不限于双酚A型环氧树脂。巴陵石化CYD-011
所述脂肪族多元胺的实例，包括但不限于乙二胺，二亚乙基三胺，六次甲基四胺，己二胺，二乙胺基丙胺，间二甲苯二胺，二氨基二苯基甲烷。
在一些优选的实施方式中，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为30-40％，100℃时的门尼粘度值为ML(1+4)100℃：50-80。
制动系统是保证铁路安全运输的基本保障，随着列车运行速度的提升，对于制动材料的考验越来越严苛。制动材料的性能主要取决于材料的耐热性、摩擦学和力学特性，随着制动技术的发展，以高分子材料为粘结剂联结增强纤维的摩擦材料因力学性能优异、制备工艺可行性高逐渐引起人们的重视，其中又以酚醛树脂为典型。但是随着交通运输的高速化、重型化发展，传统酚醛树脂的耐热性、尺寸稳定性和抗开裂性能已难以满足制动材料领域的需求。本发明发现，采用改性酚醛树脂与丁腈树脂共同作用，能够有效粘合复合材料中的无机多孔材料和混杂纤维等物质，提升制动材料的机械性能；尤其当酚醛树脂为环氧改性酚醛树脂时，制动材料的耐磨性提升明显，原因可能是酚醛树脂和环氧改性剂中的活性基团能够发生键合反应，使树脂组合物的交联密度提升，材料的联结成型结构更为稳定；本发明进一步发现，当改性酚醛树脂和丁腈树脂的重量比为(3-4.4)：1时，复合材料在摩擦界面更容易形成摩擦膜，试样和偶件直接的载荷压力传递至中间介质，制动材料的缓冲分散能量范围更大，复合材料的耐热性和机械性能提升，但是伴随而来的是复合材料在制动时的噪音较大。
在一些优选的实施方式中，所述填充剂包括氮化硼、石墨及其衍生物、重晶石，海泡石，玄武岩，刚玉，蛭石，滑石，云母，高岭土，萤石，氟石，霞石，方解石，菱镁矿中的至少1种。
进一步优选，所述填充剂为氮化硼，重晶石和海泡石；所述氮化硼，重晶石和海泡石的重量比为(2-5)：(1-3)：(0.4-1.5)。
更进一步优选，所述氮化硼的粒径为80-600目；80-600目的氮化硼可为市售，例如北京兴荣源科技有限公司；所述重晶石的粒径为200-800目，200-800目的重晶石可为市售，例如河北恒光矿产品有限公司；海泡石的粒径为100-425目，粒径为100-425目的海泡石可为市售，例如石家庄晨锦矿产品有限公司。
尽管动力和电气制动装置已逐渐在高速列车中应用，但是机械摩擦制动仍然是高速列车安全运行的基础保障。机械摩擦会导致制动部件的高频振动，同时连带引发部件附近的空气伴以相同频率振动并辐射出声波。由于列车的高速化运行特性，制动时产生的噪音已成为城市环境的另一种污染，对于制动器摩擦产生的“尖叫”问题的优化和解决方案，已成为摩擦材料在设计时必要考虑的问题。本发明探究发现，当选择具有高比表面积的填充剂(尤其是特点比例的氮化硼，重晶石和海泡石)与树脂组合物进行粘结时，振动形成的声波更容易进入摩擦材料的微孔内部，同时带动空气与固体骨架形成相对位移，产生粘滞阻力促使振动空气的动能快速转化为热能，热量在自由电子和金属阳离子的高速碰撞作用下迁移传导，声波能量在粘滞阻力和热交换的共同作用下被摩擦材料“吸收”，制动的噪音显著得到改善。
在一些优选的实施方式中，所述化合态金属包括氧化锌，钛酸钾，氧化钙，氧化铝，硫酸钡，氢氧化钙，硬脂酸锌，硅酸钙中的至少1种。
在一些优选的实施方式中，树脂组合物，填充剂，化合态金属的重量比为(3-4)：(3-7)：(1-1.8)。
本发明发现，当树脂组合物，填充剂，化合态金属的重量比为(2.5-4)：(3-7)：(1-1.8)时，混杂增强效果明显提升，复合材料能够在较低的密度下承受强冲击和应力作用，有机粘结剂在将在一些优选和混杂纤维融合的同时保持材料内部较高的孔隙率和发达的导热通路，同时结构内部构相分布均匀，纳米粒子与C-H聚合物的相容性得到改善，能够有效消除残余应力对材料的损伤，使得制动材料兼具热衰退性和粘弹性，制备得到的产品致密稳定，物理性能和化学稳定性均明显提升。
在一些优选的实施方式中，所述混杂纤维包括碳纤维，铜纤维，钢纤维，陶瓷纤维，硅酸铝纤维，纤维素纤维，芳纶纤维，玻璃纤维中的至少2种。
进一步优选，所述混杂纤维为铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维；更进一步优选，铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维的重量比为(1-3)：(2.8-5)：1。
在上世纪70年代之前，石棉曾经是摩擦材料中最常用的增强组分，但是石棉及其高温分解产物已被确认对人体存在致癌风险，现已逐渐被无石棉材料取代；在这一背景下，纤维的增强性能和低廉价格使得其成为摩擦材料中性价比较高的增强材料选项。但是在树脂基摩擦材料中，纤维的亲无机表面特性使得其与树脂有机体很难形成稳定的界面相容状态，纤维增强复合材料的界面相容性问题反而为树脂基制动材料带来了较大的负面效应。本发明进一步发现，当采用铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维共同作用于改性酚醛树脂和丁腈树脂形成的树脂基体系，能够形成连续的应力传递层，改善无机-有机构相的界面相容性；尤其在铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维的重量比为(1-3)：(2.8-5)：1时，混杂纤维与树脂粘合剂的锚固作用增强，摩擦材料抗压溃能力增强；同时混杂纤维和无机粒子在改性酚醛树脂和丁腈树脂的作用下形成连续、稳定的润滑摩擦薄膜，改善了铜纤维的引入造成的易粘连、锈蚀问题；各组分充分发挥优化作用，提升复合材料的综合机械性能，延长其使用寿命。
在一些优选的实施方式中，所述相容剂的结构通式为Y-R-Si(OR)3，其中Y为碱性基团。
本发明第二方面提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料的制备方法，制备步骤具体为：
(1)按照配方量称取原料，将原料投入混料机中进行混料，得到混合料一；
(2)对混合料一进行热压固化，得到混合料二；
(3)将填料加入混合料一中，混合，得到混合料三；
(4)将混合料三进行后处理，降温，得到复合材料成品。
在一些优选的实施方式中，所述热压固化的温度为165-175℃，热压固化的压力为10-20MPa。
在一些优选的实施方式中，所述后处理具体为，将混合料三置于100～130℃保温0.5～2h，然后升温至160～180℃保温1～3h，然后升温至200～225℃保温0.5～1.5h。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的，所述提取物的提取方法均为常规的提取方法。
实施例1.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，按照重量份计，所述复合材料包括树脂组合物30份，填充剂56份，混杂纤维39份，化合态金属16份，相容剂1.5份。
所述树脂组合物为酚醛树脂和丁腈树脂；酚醛树脂和丁腈树脂的重量比为3：1。
所述酚醛树脂为环氧改性酚醛树脂，改性方法为：将酚醛树脂粉碎成100目粉末，然后与环氧树脂，脂肪族多元胺混合均匀，在125℃、15MPa条件下热压成型，得到环氧改性酚醛树脂。
所述酚醛树脂，环氧树脂，脂肪族多元胺的重量比为10：3：1.2。
所述酚醛树脂的软化点为105℃，游离酚的含量为0.5wt％；具体为炬能2123A。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，具体为巴陵石化CYD-011。
所述脂肪族多元胺为二亚乙基三胺，CAS号为111-40-0。
所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为35％，100℃时的门尼粘度值为ML(1+4)100℃：56；具体为JSR N230S。
所述填充剂为氮化硼，重晶石和海泡石；所述氮化硼，重晶石和海泡石的重量比为4：2：0.6。
所述氮化硼的粒径为300目，购买自北京兴荣源科技有限公司；所述重晶石的粒径为600目，购买自河北恒光矿产品有限公司；海泡石的粒径为200目，购买自石家庄晨锦矿产品有限公司。
所述化合态金属为钛酸钾，氧化铝和硫酸钡；所述钛酸钾，氧化铝和硫酸钡的重量比为1：3：2。
所述钛酸钾购买自上海峰竺复合新材料科技有限公司，型号为NP-TW4；所述氧化铝购买自河北恒光矿产品有限公司，粒径为325目；硫酸钡购买自河南钡丰化工产品有限公司，粒径为1250目。
所述混杂纤维为铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维；更进一步优选，铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维的重量比为2：4.5：1。所述铜纤维购买自石家庄泽德矿产品有限公司；碳纤维购买自常州市欧尊新材料有限公司；硅酸铝纤维购买自灵寿县嘉硕建材加工有限公司。
所述相容剂为日本信越KBM602，即N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料的制备步骤具体为：
(1)按照配方量称取原料，将原料投入混料机中进行混料，得到混合料一；
(2)对混合料一进行热压固化，得到混合料二；
(3)将填料加入混合料一中，混合，得到混合料三；
(4)将混合料三进行后处理，降温至30℃，得到复合材料成品。
所述热压固化的温度为170℃，热压固化的压力为15MPa。
所述后处理具体为，将混合料三置于120℃保温1h，然后升温至170℃保温2h，然后升温至220℃保温1h。
实施例2.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，按照重量份计，所述复合材料包括树脂组合物35份，填充剂65份，混杂纤维44份，化合态金属14份，相容剂1.5份。
所述树脂组合物为酚醛树脂和丁腈树脂；酚醛树脂和丁腈树脂的重量比为3：1。
所述酚醛树脂为环氧改性酚醛树脂，改性方法为：将酚醛树脂粉碎成100目粉末，然后与环氧树脂，脂肪族多元胺混合均匀，在125℃、15MPa条件下热压成型，得到环氧改性酚醛树脂。
所述酚醛树脂，环氧树脂，脂肪族多元胺的重量比为10：3：1.2。
所述酚醛树脂的软化点为105℃，游离酚的含量为0.5wt％；具体为炬能2123A。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，具体为巴陵石化CYD-011。
所述脂肪族多元胺为二亚乙基三胺，CAS号为111-40-0。
所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为35％，100℃时的门尼粘度值为ML(1+4)100℃：56；具体为JSR N230S。
所述填充剂为氮化硼，重晶石和海泡石；所述氮化硼，重晶石和海泡石的重量比为4：2：0.6。
所述氮化硼的粒径为300目，购买自北京兴荣源科技有限公司；所述重晶石的粒径为600目，购买自河北恒光矿产品有限公司；海泡石的粒径为200目，购买自石家庄晨锦矿产品有限公司。
所述化合态金属为钛酸钾，氧化铝和硫酸钡；所述钛酸钾，氧化铝和硫酸钡的重量比为1：3：2。
所述钛酸钾购买自上海峰竺复合新材料科技有限公司，型号为NP-TW4；所述氧化铝购买自河北恒光矿产品有限公司，粒径为325目；硫酸钡购买自河南钡丰化工产品有限公司，粒径为1250目。
所述混杂纤维为铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维；更进一步优选，铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维的重量比为2：4.5：1。所述铜纤维购买自石家庄泽德矿产品有限公司；碳纤维购买自常州市欧尊新材料有限公司；硅酸铝纤维购买自灵寿县嘉硕建材加工有限公司。
所述相容剂为日本信越KBM602，即N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料的制备步骤具体为：
(1)按照配方量称取原料，将原料投入混料机中进行混料，得到混合料一；
(2)对混合料一进行热压固化，得到混合料二；
(3)将填料加入混合料一中，混合，得到混合料三；
(4)将混合料三进行后处理，降温至30℃，得到复合材料成品。
所述热压固化的温度为170℃，热压固化的压力为15MPa。
所述后处理具体为，将混合料三置于120℃保温1h，然后升温至170℃保温2h，然后升温至220℃保温1h。
实施例3.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，按照重量份计，所述复合材料包括树脂组合物30份，填充剂56份，混杂纤维39份，化合态金属18份，相容剂1.5份。
所述树脂组合物为酚醛树脂和丁腈树脂；酚醛树脂和丁腈树脂的重量比为3：1。
所述酚醛树脂为环氧改性酚醛树脂，改性方法为：将酚醛树脂粉碎成100目粉末，然后与环氧树脂，脂肪族多元胺混合均匀，在125℃、15MPa条件下热压成型，得到环氧改性酚醛树脂。
所述酚醛树脂，环氧树脂，脂肪族多元胺的重量比为10：3：1.2。
所述酚醛树脂的软化点为105℃，游离酚的含量为0.5wt％；具体为炬能2123A。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，具体为巴陵石化CYD-011。
所述脂肪族多元胺为二亚乙基三胺，CAS号为111-40-0。
所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为35％，100℃时的门尼粘度值为ML(1+4)100℃：56；具体为JSR N230S。
所述填充剂为氮化硼，重晶石和海泡石；所述氮化硼，重晶石和海泡石的重量比为3：2.5：0.5。
所述氮化硼的粒径为300目，购买自北京兴荣源科技有限公司；所述重晶石的粒径为600目，购买自河北恒光矿产品有限公司；海泡石的粒径为200目，购买自石家庄晨锦矿产品有限公司。
所述化合态金属为钛酸钾，氧化铝和硫酸钡；所述钛酸钾，氧化铝和硫酸钡的重量比为1：3：2。
所述钛酸钾购买自上海峰竺复合新材料科技有限公司，型号为NP-TW4；所述氧化铝购买自河北恒光矿产品有限公司，粒径为325目；硫酸钡购买自河南钡丰化工产品有限公司，粒径为1250目。
所述混杂纤维为铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维；更进一步优选，铜纤维，碳纤维和硅酸铝纤维的重量比为2：4.5：1。所述铜纤维购买自石家庄泽德矿产品有限公司；碳纤维购买自常州市欧尊新材料有限公司；硅酸铝纤维购买自灵寿县嘉硕建材加工有限公司。
所述相容剂为日本信越KBM602，即N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料的制备步骤具体为：
(1)按照配方量称取原料，将原料投入混料机中进行混料，得到混合料一；
(2)对混合料一进行热压固化，得到混合料二；
(3)将填料加入混合料一中，混合，得到混合料三；
(4)将混合料三进行后处理，降温至30℃，得到复合材料成品。
所述热压固化的温度为170℃，热压固化的压力为15MPa。
所述后处理具体为，将混合料三置于120℃保温1h，然后升温至170℃保温2h，然后升温至220℃保温1h。
实施例4.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述酚醛树脂未进行改性。
实施例5.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，酚醛树脂和丁腈树脂的重量比为1.5：1。
实施例6.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，将重晶石替换为硅灰石，硅灰石的粒径为300目，购买自济南英出化工科技有限公司。
实施例7.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述混杂纤维为铜纤维和芳纶纤维，铜纤维和芳纶纤维的重量比为2：1，所述芳纶纤维购买自常州市耀邦摩擦材料厂。
实施例8.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，树脂组合物的加入量为10份。
实施例9.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述化合态金属为氧化铝。
实施例10.
本实施例提供了一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述热压固化的温度为150℃，热压固化的压力为20MPa。
性能测试方法
1.磨损率：
参照GB/T 5763-2008测试实施例1-10制得复合材料在300℃条件下的磨损率。
2.压缩应变能力：
参考GB/T 22311-2008测试实施例1-10制得复合材料的压缩应变能力；具体为，将试样置于300℃加热板上并施加8MPa负载，保持10min，然后卸载，循环3次，测试试样的初始厚度h0和循环3次厚度厚度h1，记录厚度变化值Δh，Δh＝h0-h1；每个试样平行测定10次计算平均值。
3.降噪效果：
参考SAE J252103-26-05测试实施例1-10制得复合材料的噪音发生率；定义音级范围为≥75％时，噪音发生率＜1.5％为降噪效果优，噪音发生率在1.5-4％之间为降噪效果良，噪音发生率在4％之上为降噪效果差。
性能测试数据
表1.性能测试结果
Figure BDA0003076381480000131
最后指出，前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，按照重量份计，所述复合材料包括树脂组合物20-46份，填充剂10-74份，混杂纤维16-58份，化合态金属12-27份，相容剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，所述树脂组合物包括酚醛树脂，丁腈树脂，丁腈树脂，丁苯树脂中的至少2种。
3.根据权利要求2所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，所述树脂组合物为酚醛树脂和丁腈树脂；所述酚醛树脂为改性酚醛树脂。
4.根据权利要求3所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为30-40％，100℃时的门尼粘度值为50-80。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，所述填充剂包括氮化硼、石墨及其衍生物、重晶石，海泡石，玄武岩，刚玉，蛭石，滑石，云母，高岭土，萤石，氟石，霞石，方解石，菱镁矿中的至少1种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，所述混杂纤维包括碳纤维，铜纤维，钢纤维，陶瓷纤维，硅酸铝纤维，纤维素纤维，芳纶纤维，玻璃纤维中的至少2种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，所述化合态金属包括氧化锌，钛酸钾，氧化钙，氧化铝，硫酸钡，氢氧化钙，硬脂酸锌，硅酸钙中的至少1种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料，其特征在于，所述相容剂的结构通式为Y-R-Si(OR)3，其中Y为碱性基团。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的一种导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：
(1)按照配方量称取原料，将原料投入混料机中进行混料，得到混合料一；
(2)对混合料一进行热压固化，得到混合料二；
(3)将填料加入混合料一中，混合，得到混合料三；
(4)将混合料三进行后处理，降温，得到复合材料成品。
10.根据权利要求9所述的导热耐磨的铁路降噪制动梁用复合材料的制备方法，其特征在于，所述热压固化的温度为165-175℃，热压固化的压力为10-20MPa。
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