合成閘瓦及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合成閘瓦及其制備方法，屬于交通運輸領域。該閘瓦包括以下原料組分及重量百分比：微晶石墨15%?20%，酚醛樹脂20%?22%，N型樹脂增韌劑5%?8%，硫酸鋇23%?28%，碳纖維10%?15%，玄武巖纖維3%?7%，丁腈橡膠4%?6%，氧化鋅0.8%?1.1%，蛭石2%?5%，烏洛托品2%?4%，促進劑1%?3%，芳綸纖維5?7%。本發(fā)明的合成閘瓦提高了摩擦系數(shù)，增強耐磨性能，改善閘瓦的脆性、耐熱性，同時降低了摩擦噪音，有效防止了對環(huán)境的污染；減少了裂紋、斷裂、崩缺等機械損傷的出現(xiàn)，延長使用壽命；采用本發(fā)明的制備方法制備的合成閘瓦背鐵與摩擦體結合非常牢固，有效提高了閘瓦的抗剪切力。
【專利說明】
合成閘瓦及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及交通運輸領域，具體涉及一種合成閘瓦及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 火車、地鐵、高鐵等機車在運行過程中都需要制動，其中直接摩擦車輪使機車停車 的制動零件就是閘瓦。
[0003] 在機車制動過程中，制動裝置需要將巨大的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟⒂诖髿庵?。這 種制動效果的優(yōu)劣在于摩擦熱能的消散能力。由于閘瓦的摩擦面積較小，大部分熱負荷由 車輪來承擔。因此，列車速度越高，制動車輪的熱負荷越大。如果機車采用鑄鐵閘瓦，則該溫 度可使閘瓦熔化；即使使用較先進的合成閘瓦，溫度也會高達400Γ以上。當車輪踏面溫度 增高到一定程度時，就會使踏面磨耗、裂紋或剝離，既影響使用壽命也影響行車安全。所以 傳統(tǒng)的閘瓦適應不了現(xiàn)代機車的需要。
[0004] 目前，現(xiàn)有的閘瓦主要有兩類：鑄鐵閘瓦和合成閘瓦。鑄鐵閘瓦中又有灰鑄鐵閘 瓦、中磷閘瓦、高磷閘瓦和合金鑄鐵閘瓦等。合成閘瓦中則有合成樹脂閘瓦和橡膠基閘瓦 等;按摩擦系數(shù)高低，又分為高摩擦系數(shù)合成閘瓦和低摩擦系數(shù)合成閘瓦。一般來說，灰鑄 鐵閘瓦、中磷鑄鐵閘瓦、高磷鑄鐵閘瓦和低摩擦系數(shù)合成閘瓦都屬于通用閘瓦。
[0005] 對于現(xiàn)有的合成閘瓦，主要存在下列缺點：
[0006] (1)由于閘瓦與車輪接觸時產(chǎn)生局部過熱，形成熱斑點進而產(chǎn)生熱龜裂。
[0007] (2)在頻繁使用閘瓦制動時會使車輪溫度升高，由于合成摩擦材料局部摩擦過熱 膨脹，車輪踏面呈現(xiàn)溝狀磨耗，溫度越高，車輪踏面外側(cè)磨耗越嚴重，溝狀磨耗是閘瓦橫向 摩擦造成的。
[0008] (3)冬季積雪地區(qū)使用合成閘瓦，由于水介入閘瓦摩擦表面會引起車輪的凹形磨 耗。
[0009] (4)而且，現(xiàn)有的合成閘瓦背鐵與摩擦體的連接面為簡式幾何面，抗剪切力較弱， 易產(chǎn)生摩擦體破裂或與背鐵脫離。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提出了地鐵用合成閘瓦，解決了現(xiàn)有技術中存 在的閘瓦容易龜裂、磨損嚴重、使用壽命短、抗剪切力弱等問題。
[0011] 本發(fā)明的具體方案為:一種合成閘瓦，以所述閘瓦的原料組分的總質(zhì)量為基準計， 所述閘瓦包括以下原料組分及重量百分含量:微晶石墨15%-20%，酚醛樹脂20%-22%，N 型樹脂增韌劑5%-8%，硫酸鋇23%-28%，碳纖維10%-15%，玄武巖纖維3%-7%，丁腈橡 膠4 %-6 %，氧化鋅0.8 %-1.1 %，蛭石2 %-5 %，烏洛托品2 %-4%，促進劑1 %-3 %，芳綸纖 維 5-7 %。
[0012] 優(yōu)選地，所述微晶石墨的規(guī)格為WT75-3型，粒度<45μπι。
[0013] 優(yōu)選地，所述硫酸鋇的規(guī)格為C-60型，粒度<50μπι。
[0014] 優(yōu)選地，所述蛭石的粒度為<50μπι。
[0015] 優(yōu)選地，所述芳綸纖維的型號為1F538。
[0016] 優(yōu)選地，所述酚醛樹脂規(guī)格為PF-6130型，粒徑不小于180目。
[0017]優(yōu)選地，所述Ν型樹脂增韌劑規(guī)格為N-ES型，粒徑不小于150目。
[0018]優(yōu)選地，所述丁腈橡膠規(guī)格為HLN40-1型，粒度不小于45μπι，丙烯腈含量為36-40%，易揮發(fā)物%。
[0019] 優(yōu)選地，所述玄武巖纖維的長度為7mm±l%，直徑為10-20μπι。
[0020] 優(yōu)選地，所述碳纖維的規(guī)格為HTC451型，短切長度為6mm。
[0021 ]優(yōu)選地，所述氧化鋅為直接法氧化鋅，氧化鋅含量為98-99%。
[0022]優(yōu)選地，所述促進劑為N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(別名:促進劑CBS或CZ)。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種制備合成閘瓦的方法，具體步驟為：（1)按重量百分比稱取各 原料組分，將碳纖維、玄武巖纖維、微晶石墨、硫酸鋇、芳綸纖維置于犁耙式混料機中，常溫 下混煉；
[0024] (2)向步驟(1)中加入N型樹脂增韌劑、丁腈橡膠、氧化鋅、蛭石、烏洛托品、促進劑， 常溫下混煉；
[0025] (3)混煉結束后，出料、裝袋或箱待用；
[0026] (4)將背鐵放入模具形腔中，模具溫度恒至135°C~150°C，在一定壓力下，投入步 驟(3)所得的混合料，固化，放氣，固化；
[0027] (5)將步驟(4)所得產(chǎn)品，放入程控干燥箱中進行固化熱處理，溫度為室溫~180 °C，固化熱處理結束后出料，制得成品。
[0028] 進一步地，步驟（1)中混煉時間為15min。
[0029] 進一步地，步驟(2)中混煉時間為30min。
[0030] 進一步地，步驟(4)中壓力設定為22Mpa。投入混合料后，固化30min，放氣6次。
[0031]進一步地，步驟(5)中固化熱處理時采用程序的階梯升溫方法，具體方法為:分別 在60 °C、75 °C、100 °C、130 °C 下保溫2h、3h、4h、5 · 5h，分別在 150 °C、160 °C、180 °C 下保溫6h、 7h、10h，其中每兩個區(qū)間溫度的升溫時間為30min，提高了合成閘瓦的成品率，避免了后處 理出現(xiàn)熱裂紋和應力收縮裂紋。
[0032]更進一步地，步驟(5)中固化熱處理結束后自然冷卻到50 °C以下出料。
[0033]本發(fā)明第三方面還提供了上述閘瓦在地鐵車輛制動系統(tǒng)的用途。
[0034]本發(fā)明所提供的合成閘瓦，參照《TB/T2403-2010鐵道貨車用高摩擦系數(shù)合成閘 瓦》進行制動摩擦磨耗性能的測試，參照《GB/T1041-2008塑料壓縮性能的測定》和《GB/ T1043.1-2008塑料簡支梁沖擊性能的測定第一部分:非儀器化沖擊試驗》進行壓縮強度和 沖擊強度的測試，參照《TB/T2403-2010鐵道貨車用合成閘瓦》進行剪切強度測試，測試結果 顯示，本發(fā)明的合成閘瓦的各項性能指標滿足：（1)摩擦系數(shù)：多0.36; (2)沖擊強度：多 3.51〇/1112;(3)壓縮強度：多301^44)摩擦體與瓦背粘結剪切強度 ：》1.51^;(5)閘瓦磨耗 量：彡0.06cm3/MJ。
[0035]本發(fā)明所提供的合成閘瓦，具有以下有益效果：（1)與現(xiàn)有的合成閘瓦相比，對材 料配方進行改進，提高了摩擦系數(shù)，增強耐磨性能，改善閘瓦的脆性、耐熱性，同時降低了摩 擦噪音，有效防止了對環(huán)境的污染；
[0036] (2)本發(fā)明的合成閘瓦在結構上得到改進，通過使用配方材料，均勻增加了微孔， 使孔隙率達到20%，提高閘瓦的散熱性能，提高材料壓縮強度和韌性，減少合成閘瓦的金屬 鑲嵌，確保在承受沖擊、剪切、拉伸等強力作用下不至于出現(xiàn)裂紋、斷裂、崩缺等機械損傷， 延長使用壽命；
[0037] (3)本發(fā)明在制備過程中將背鐵(列車制動機構與摩擦體連接的結構件，是閘瓦的 部件)仰置于模具中，使突出片向上，把構成摩擦體的原料混合物倒入模具，將突出片植入 摩擦體內(nèi)進行固化，固化完成后，突出片嵌入摩擦體，背鐵與摩擦體結合非常牢固，有效提 高了閘瓦的抗剪切力。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在制動初速度80km/h、閘瓦推力20.0kN條件下的 瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在制動初速度105km/h、閘瓦推力20.0 kN條件下 的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在閘瓦推力10.0 kN時，不同制動初速度下的瞬時 摩擦系數(shù)-速度曲線圖；
[0041 ]圖4為本發(fā)明實施例2中合成閘瓦在閘瓦推力10.0 kN時，不同制動初速度下的瞬時 摩擦系數(shù)-速度曲線圖；
[0042]圖5為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在閘瓦推力20.0 kN時，不同制動初速度下的瞬時 摩擦系數(shù)-速度曲線圖；
[0043]圖6為本發(fā)明實施例2中合成閘瓦在閘瓦推力20.0 kN時，不同制動初速度下的瞬時 摩擦系數(shù)-速度曲線圖；
[0044]圖7為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在閘瓦推力5. OkN、平均速度40km/h時的瞬時摩 擦系數(shù)-速度曲線圖（t = 0~20min);
[0045] 圖8為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在閘瓦推力5. OkN、平均速度40km/h時的瞬時摩 擦系數(shù)-速度曲線圖（t = 20~40min);
[0046] 圖9為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在閘瓦推力5. OkN、平均速度60km/h時的瞬時摩 擦系數(shù)-速度曲線圖（t = 0~10min);
[0047] 圖10為本發(fā)明實施例1的靜摩擦系數(shù)曲線圖；
[0048] 圖11為本發(fā)明實施例1中合成閘瓦在閘瓦推力10.0 kN、一次停止制動潮濕狀態(tài)下 的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線圖；
[0049] 圖12為本發(fā)明實施例3中合成閘瓦在閘瓦推力10.0 kN、一次停止制動潮濕狀態(tài)下 的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線圖。
【具體實施方式】
[0050] 下面借助具體實施例來描述本發(fā)明。在下面的描述中，闡述了許多具體細節(jié)以便 使所屬技術領域的技術人員能夠更好地了解本發(fā)明。但是，對于所屬技術領域內(nèi)的技術人 員來說明顯的是，本發(fā)明的實現(xiàn)可不具有這些具體細節(jié)中的一些。此外，應當理解的是，本 發(fā)明并不限于所介紹的特定實施例。相反，可以考慮用下面的特征的任意組合來實施本發(fā) 明，而無論它們是否涉及不同的實施例。因此，下面的實施例和優(yōu)點僅作說明之用，而不應 被看作是對權利要求的限定，除非在權利要求中明確提出。
[0051]本發(fā)明實施例中所用到的原料組分及其重量百分比為:微晶石墨15%_20%，酚醛 樹脂20%-22%，N型樹脂增韌劑5%-8%，硫酸鋇23%-28%，碳纖維10%-15%，玄武巖纖維 3%-7%，丁腈橡膠4%-6%，氧化鋅0 · 8%-1 · 1 %，蛭石2%-5 %，烏洛托品2%-4%，促進劑 1 %-3%，芳綸纖維5-7 %。
[0052]其中：微晶石墨的規(guī)格為WT75-3型，粒度<45μπι。硫酸鋇的規(guī)格為C-60型，粒度<50μ m。所述芳綸纖維的型號為1F538。蛭石的粒度為<50μπι。酚醛樹脂規(guī)格為PF-6130型，粒徑不 小于180目。Ν型樹脂增韌劑規(guī)格為N-ES型，粒徑不小于150目。所述丁腈橡膠規(guī)格為HLN40-1 型，粒度為45μπι，丙烯腈含量為36-40%，易揮發(fā)物<1%。玄武巖纖維的長度為7mm±l%，直 徑為10-20μπι。碳纖維的規(guī)格為HTC451型，短切長度為6mm。氧化鋅為直接法氧化鋅，氧化鋅 含量為98-99%。促進劑為N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS或CZ)。
[0053]本發(fā)明中，制動摩擦磨耗性能的測試參考標準：《TB/T2403-2010鐵道貨車用高摩 擦系數(shù)合成閘瓦》;壓縮強度測試參考標準:《GB/T1041-2008塑料壓縮性能的測定》;沖擊強 度的測試參考標準:《GB/T1043.1-2008塑料簡支梁沖擊性能的測定第一部分:非儀器化沖 擊試驗》;剪切強度測試參照標準:《TB/T2403-2010鐵道貨車用合成閘瓦》。
[0054] 上述各原料的配比不同，可以構成不同的實施例，具體如下：
[0055] 實施例1
[0056] 合成閘瓦各原料組分及重量百分比：微晶石墨15.5%，酚醛樹脂20.5%，N型樹脂 增韌劑5.2%，硫酸鋇24%，碳纖維11 %，玄武巖纖維4%，丁腈橡膠4.5%，芳綸纖維7 %，氧 化鋅0.8%，蛭石2%，烏洛托品4%，促進劑1.5%。
[0057] 具體制備步驟為：（1)按重量百分比稱取各原料組分，將碳纖維、玄武巖纖維、微晶 石墨、硫酸鋇、芳綸纖維置于犁耙式混料機中，常溫下混煉15min;
[0058] (2)向步驟(1)中加入N型樹脂增韌劑、丁腈橡膠、氧化鋅、蛭石、烏洛托品、促進劑， 常溫下混煉30min;
[0059] (3)混煉結束后，出料、裝袋或箱待用；
[0060] (4)將背鐵放入模具形腔中，模具溫度恒至135°C，在壓力為22Mpa下，投入步驟(3) 所得的混合料，固化30min，放氣6次；
[0061] (5)將步驟(4)所得產(chǎn)品，放入程控干燥箱中進行固化熱處理，溫度為室溫~180 °C ;固化熱處理時采用程序的階梯升溫方法，具體方法為:分別在60°C、75°C、100°C、130°C 下保溫2h、3h、4h、5.5h，分別在150 °C、160 °C、180 °C下保溫6h、7h、lOh，其中每兩個區(qū)間溫度 的升溫時間為30min，固化熱處理結束后，自然冷卻到50°C以下出料，制得成品。
[0062]所制得的成品合成閘瓦未發(fā)現(xiàn)明顯的外觀缺陷。
[0063]將所得產(chǎn)品用于車輪直徑為840mm、軸重16.61的地鐵上，以1:1制動動力試驗臺為 基準進行制動摩擦磨耗性能試驗：
[0064] 產(chǎn)品在16.4 °C溫度、30 %濕度下進行的磨合試驗，閘瓦推力為20.0 kN，初始速度為 80km/h，連續(xù)進行10次一次停車制動試驗，，試驗過程中無火花、噪聲，閘瓦表面無裂紋、無 剝離凹陷等，路面最高溫度<400°C，相應的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線見圖1，瞬時摩擦系數(shù) 在允許范圍內(nèi)。
[0065] 產(chǎn)品在15.9 °C溫度、32 %濕度下進行的磨合試驗，閘瓦推力為20.0 kN，初始速度為 105km/h，試驗過程中無火花、噪聲，閘瓦表面無裂紋、無剝離凹陷等，路面最高溫度<400 °C，相應的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線見圖1，瞬時摩擦系數(shù)在允許范圍內(nèi)。
[0066] 圖3為產(chǎn)品的一次停車制動試驗(干燥狀態(tài))的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，17.9 °C溫 度、28%濕度下，閘瓦推力lO.OkN，初始速度(km/h)的順序為：105、95、75、55、35、35、55、75、 95、105,瞬時摩擦系數(shù)在允許范圍內(nèi)。
[0067] 圖5為產(chǎn)品的一次停車制動試驗(干燥狀態(tài))的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，15.6 °C溫 度、30%濕度下，閘瓦推力20.0kN，初始速度(km/h)的順序為：105、95、75、55、35、35、55、75、 95、105,瞬時摩擦系數(shù)在允許范圍內(nèi)。
[0068] 圖7為產(chǎn)品的坡道持續(xù)制動試驗的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，室溫14.0°C、濕度 30 %下，閘瓦推力5. OkN，車輪平均速度為40km/h，踏面最高溫度196.2 °C，t = 0~20min，摩 擦系數(shù)在規(guī)定制動時間內(nèi)高于0.11，符合要求。
[0069] 圖8為產(chǎn)品的坡道持續(xù)制動試驗的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，室溫14.0°C、濕度 30 %下，閘瓦推力5. OkN，車輪平均速度為40km/h，踏面最高溫度196.2°C，t = 20~40min，摩 擦系數(shù)在規(guī)定制動時間內(nèi)高于0.11，符合要求。
[0070] 圖9為產(chǎn)品的坡道持續(xù)制動試驗的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，室溫14.0°C、濕度 30 %下，閘瓦推力5. OkN，車輪平均速度為60km/h，踏面初始溫度為32.5°C，踏面最高溫度 162.6°C，摩擦系數(shù)在規(guī)定制動時間內(nèi)高于0.11，符合要求。
[0071 ]圖10為產(chǎn)品的靜摩擦試驗得到的靜摩擦系數(shù)曲線圖，室溫14.0 °C、濕度30 %下，閘 瓦推力5. OkN，由圖可看出，平均靜摩擦系數(shù)高于0.20。
[0072]圖11為產(chǎn)品的一次停車制動試驗(潮濕狀態(tài)）的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，15.9°C 溫度、30%濕度下，閘瓦推力10.01^，初始速度(1〇11/11)的順序為：105、95、75、55、35、35、55、 75、95、105，瞬時摩擦系數(shù)在允許變化范圍內(nèi)。
[0073] 實施例2
[0074] 各原料組分及重量百分比：微晶石墨19.3%，酚醛樹脂20%，N型樹脂增韌劑 7.8%，硫酸鋇23%，碳纖維10 %，玄武巖纖維3%，丁腈橡膠4 %，芳綸纖維5 %，氧化鋅 1.1 %，蛭石2%，烏洛托品2%，促進劑2.8%。
[0075] 具體制備步驟為：（1)按重量百分比稱取各原料組分，將碳纖維、玄武巖纖維、微晶 石墨、硫酸鋇、芳綸纖維置于犁耙式混料機中，常溫下混煉15min;
[0076] (2)向步驟(1)中加入N型樹脂增韌劑、丁腈橡膠、氧化鋅、蛭石、烏洛托品、促進劑， 常溫下混煉30min;
[0077] (3)混煉結束后，出料、裝袋或箱待用；
[0078] (4)將背鐵放入模具形腔中，模具溫度恒至150°C，在壓力為22Mpa下，投入步驟(3) 所得的混合料，固化30min，放氣6次；
[0079] (5)將步驟(4)所得產(chǎn)品，放入程控干燥箱中進行固化熱處理，溫度為室溫~180 °C ;固化熱處理時采用程序的階梯升溫方法，具體方法為:分別在60°C、75°C、100°C、130°C 下保溫2h、3h、4h、5.5h，分別在150 °C、160 °C、180 °C下保溫6h、7h、lOh，其中每兩個區(qū)間溫度 的升溫時間為30min，固化熱處理結束后，自然冷卻到50°C以下出料，制得成品。
[0080]所制得的成品合成閘瓦未發(fā)現(xiàn)明顯的外觀缺陷。
[0081 ]將所得產(chǎn)品用于車輪直徑為840mm、軸重16.61的地鐵上，以1:1制動動力試驗臺為 基準進行制動摩擦磨耗性能試驗：
[0082 ]圖4為產(chǎn)品的一次停車制動試驗(干燥狀態(tài))的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，17.9 °C溫 度、28%濕度下，閘瓦推力10.0 kN，初始速度(km/h)的順序為：105、95、75、55、35，瞬時摩擦 系數(shù)在允許范圍內(nèi)。
[0083]圖6為產(chǎn)品的一次停車制動試驗(干燥狀態(tài)）的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，14.9 °C溫 度、30%濕度下，閘瓦推力20.0 kN，初始速度(km/h)的順序為：105、95、75、55、35，瞬時摩擦 系數(shù)在允許范圍內(nèi)。
[0084] 實施例3
[0085]各原料組分及重量百分比：微晶石墨14.99%，酚醛樹脂21.2%，N型樹脂增韌劑 4.98 %，硫酸鋇22.92 %，碳纖維14.23 %，玄武巖纖維3 %，丁腈橡膠5.48 %，芳綸纖維5 %， 氧化鋅0.75%，蛭石4.45%，烏洛托品2%，促進劑1 %。
[0086] 具體制備步驟為：（1)按重量百分比稱取各原料組分，將碳纖維、玄武巖纖維、微晶 石墨、硫酸鋇、芳綸纖維置于犁耙式混料機中，常溫下混煉15min;
[0087] (2)向步驟(1)中加入N型樹脂增韌劑、丁腈橡膠、氧化鋅、蛭石、烏洛托品、促進劑， 常溫下混煉30min;
[0088] (3)混煉結束后，出料、裝袋或箱待用；
[0089] (4)將背鐵放入模具形腔中，模具溫度恒至145°C，在壓力為22Mpa下，投入步驟(3) 所得的混合料，固化30min，放氣6次；
[0090] (5)將步驟(4)所得產(chǎn)品，放入程控干燥箱中進行固化熱處理，溫度為室溫~180 °C ;固化熱處理時采用程序的階梯升溫方法，具體方法為:分別在60°C、75°C、100°C、130°C 下保溫2h、3h、4h、5.5h，分別在150 °C、160 °C、180 °C下保溫6h、7h、lOh，其中每兩個區(qū)間溫度 的升溫時間為30min，固化熱處理結束后，自然冷卻到50°C以下出料，制得成品。
[0091] 所制得的成品合成閘瓦未發(fā)現(xiàn)明顯的外觀缺陷。
[0092] 圖12為產(chǎn)品的一次停車制動試驗(潮濕狀態(tài)）的瞬時摩擦系數(shù)-速度曲線，16.4°C 溫度、30%濕度下，閘瓦推力lO.OkN，初始速度(km/h)的順序為：105、95、75、55、35，瞬時摩 擦系數(shù)在允許變化范圍內(nèi)。
[0093] 實施例4
[0094] 各原料組分及重量百分比：微晶石墨15%，酚醛樹脂20%，N型樹脂增韌劑5%，硫 酸鋇28%，碳纖維10%，玄武巖纖維7%，丁腈橡膠4%，芳綸纖維5%，氧化鋅1%，蛭石2%， 烏洛托品2%，促進劑1 %。
[0095] 具體制備步驟為：（1)按重量百分比稱取各原料組分，將碳纖維、玄武巖纖維、微晶 石墨、硫酸鋇、芳綸纖維置于犁耙式混料機中，常溫下混煉15min;
[0096] (2)向步驟(1)中加入N型樹脂增韌劑、丁腈橡膠、氧化鋅、蛭石、烏洛托品、促進劑， 常溫下混煉30min;
[0097] (3)混煉結束后，出料、裝袋或箱待用；
[0098] (4)將背鐵放入模具形腔中，模具溫度恒至145°C，在壓力為22Mpa下，投入步驟(3) 所得的混合料，固化30min，放氣6次；
[0099] (5)將步驟(4)所得產(chǎn)品，放入程控干燥箱中進行固化熱處理，溫度為室溫~180 °C ;固化熱處理時采用程序的階梯升溫方法，具體方法為:分別在60°C、75°C、100°C、130°C 下保溫2h、3h、4h、5.5h，分別在150 °C、160 °C、180 °C下保溫6h、7h、lOh，其中每兩個區(qū)間溫度 的升溫時間為30min，固化熱處理結束后，自然冷卻到50°C以下出料，制得成品。
[0100]所制得的成品合成閘瓦未發(fā)現(xiàn)明顯的外觀缺陷。
[0101]對實施例4得到的合成閘瓦，參考TB/T2403-2010鐵道貨車用高摩擦系數(shù)合成閘 瓦，以1:1制動動力試驗臺為基準，在制動動力實驗室內(nèi)進行制動摩擦磨耗性能測試，測試 結果見表1。
[0102]表1實施例4的合成閘瓦制動摩擦磨損性能測試結果
[0104]
[0105] 從上述表中可以看出，實施例4的合成閘瓦平均摩擦系數(shù)多0.36。
[0106] 對實施例4制得的合成閘瓦，參考《GB/T1041-2008塑料壓縮性能的測定》和《GB/ T1043.1-2008塑料簡支梁沖擊性能的測定第一部分:非儀器化沖擊試驗》，以3367型電子萬 能材料試驗機N089、XJ-40A塑料沖擊試驗機N092為主要儀器設備，在金屬化學檢驗站對本 發(fā)明實施例的合成閘瓦進行壓縮強度和沖擊強度的測試，結果顯示沖擊強度(無缺口）為 3.7kJ/m 2,壓縮強度為39.9Mpa。其中所檢項目樣品均為本發(fā)明實施例所制得的成品上取 樣，沖擊強度(無缺口）試樣尺寸為15 X 10 X 120(mm)，壓縮強度試樣尺寸為10.4 X 10.4 X 25 (mm)。參考《TB/T2403-2010鐵道貨車用合成閘瓦》，進行剪切強度測試，結果顯示摩擦體與 瓦背粘結剪切強度為1.94Mpa。
[0107] 綜合以上，根據(jù)上述各項性能測試可以看出，本發(fā)明的合成閘瓦的各項性能指標 滿足：⑴摩擦系數(shù)：多0.36;(2)沖擊強度：多3.51〇/111 2;(3)壓縮強度：》301^44)摩擦體 與瓦背粘結剪切強度：彡1.5MPa; (5)閘瓦磨耗量:彡0.06m3/MJ。
[0108] 上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1. 一種合成閘瓦，其特征在于，以所述閘瓦的原料組分的總質(zhì)量為基準計，所述閘瓦包 括以下原料組分及重量百分含量:微晶石墨15%-20%，酚醛樹脂20%-22%，N型樹脂增韌 劑5%-8%，硫酸鋇23%-28%，碳纖維10%-15%，玄武巖纖維3%-7%，丁腈橡膠4%-6%， 氧化鋅0.8%-1.1 %，蛭石2%-5%，烏洛托品2%-4%，促進劑1 %-3%，芳綸纖維5-7%。2. 根據(jù)權利要求1所述的合成閘瓦，其特征在于，所述微晶石墨的粒度<45μπι。3. 根據(jù)權利要求1所述的合成閘瓦，其特征在于，所述促進劑為Ν-環(huán)已基-2-苯并噻唑 次磺酰胺。4. 根據(jù)權利要求1所述的合成閘瓦，其特征在于，所述玄武巖纖維的長度為7mm±l%， 直徑為10-20μπι。5. -種制備權利要求1至4任一項所述合成閘瓦的方法，其特征在于，具體步驟為：（1) 按重量百分比稱取各原料組分，將碳纖維、玄武巖纖維、微晶石墨、硫酸鋇、芳綸纖維置于犁 耙式混料機中，常溫下混煉； (2) 向步驟（1)中加入N型樹脂增韌劑、丁腈橡膠、氧化鋅、蛭石、烏洛托品、促進劑，常溫 下混煉； (3) 混煉結束后，出料、裝袋或箱待用； (4) 將背鐵放入模具形腔中，模具溫度恒至135°C~150°C，在一定壓力下，投入步驟(3) 所得的混合料，固化，放氣，固化； (5) 將步驟(4)所得產(chǎn)品，放入程控干燥箱中進行固化熱處理，溫度為室溫~180°C，固 化熱處理結束后出料，制得成品。6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中壓力設定為22Mpa。7. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中固化時間為30min，放氣次數(shù)為6 次。8. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(5)中固化熱處理時采用程序的階梯 升溫方法，具體方法為:分別在60 °C、75 °C、100 °C、130 °C下保溫2h、3h、4h、5.5h，分別在150 °C、160 °C、180 °C下保溫6h、7h、1 Oh，其中每兩個區(qū)間溫度的升溫時間為30min。9. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(5)中固化熱處理結束后自然冷卻到 50°C以下后出料。10. 權利要求1-4任一項所述閘瓦在地鐵車輛制動系統(tǒng)的用途。
【文檔編號】C09K3/14GK106065912SQ201610392159
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月3日 公開號201610392159.1, CN 106065912 A, CN 106065912A, CN 201610392159, CN-A-106065912, CN106065912 A, CN106065912A, CN201610392159, CN201610392159.1
【發(fā)明人】黃建東
【申請人】上海國由復合材料科技有限公司