專利名稱：一種低摩擦系數(shù)合成材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及摩擦材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種低摩擦系數(shù)合成材料及制備方法。
背景技術(shù)：
目前，高分子復(fù)合摩擦材料廣泛應(yīng)用在鐵路貨車、地鐵車輛、重載卡車、工業(yè)機(jī)械等制動(dòng)領(lǐng)域，現(xiàn)用的摩擦材料一般采用高速混料機(jī)或開煉機(jī)處理后壓制成型，原材料分散不均勻，工藝不穩(wěn)定。采用現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的摩擦材料強(qiáng)度低、磨耗大，在一般應(yīng)用條件可以滿足使用要求，但在一些特特殊場(chǎng)合則無法達(dá)到相應(yīng)的要求。例如以鐵路列車為例，鐵路車輛制動(dòng)閘瓦大都采用樹脂為粘結(jié)體系，各種原材料通過高速混料機(jī)攪拌經(jīng)熱壓制備成型，這種材料制備的閘瓦在載重小、速度低的條件下，其性能基本滿足制動(dòng)要求，但在載重大、速度高、制動(dòng)壓力大的使用情況下，現(xiàn)有體系制備的閘瓦存在摩擦性能不穩(wěn)定，摩擦體強(qiáng)度低易斷裂、掉塊，易造成車輪劃痕、熱損傷、龜裂等現(xiàn)象，危機(jī)行車安全，且使用壽命短，無法保證鐵路車輛行駛中的制動(dòng)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低摩擦系數(shù)合成材料及制備方法，采用該方法制得的合成材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定，強(qiáng)度高，且耐磨性較好，可制作成應(yīng)用在多種場(chǎng)合的摩擦部件，并能抑制使用過程中材料出現(xiàn)裂紋、掉塊、噪音大等問題，減少對(duì)車輪的損傷。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種低摩擦系數(shù)合成材料，所述合成材料經(jīng)密煉造粒處理而成，各組份的重量百分比為:甲階段酚醛樹脂:5 10 ;丁腈橡膠:5 10 ;鋼纖維:10 20 ;石油焦炭:30 50 ;礦物纖維:5 10 ;重晶石:5 10 ;云母氧化鐵:1 10 ;云母粉:1 10 ;石墨:1 10 ;固化劑■.( 2 ;促進(jìn)劑:< 2 ;炭黑:1 10 ;不溶性硫磺:1 5 ;硫化銻:1 10。所述促進(jìn)劑具體為二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)或一硫化四甲基秋蘭姆(TMTM)。所述甲階段酚醛樹脂為液體樹脂，且在130°C下凝膠時(shí)間為10 15min，在135°C下非揮發(fā)份為70 80%。所述硫化銻為金屬硫化物，在高溫下起到無機(jī)粘結(jié)劑的作用，并在摩擦界面形成界面膜，有效降低磨耗。一種低摩擦系數(shù)合成材料的制備方法，所述制備方法包括:將各原材料組份在嚙合型密煉機(jī)中經(jīng)橡膠預(yù)煉、密煉加熱3 5分鐘、清掃、密煉、密煉調(diào)節(jié)3 5分鐘，溫度控制在80 120°C，壓力控制在5 7Mpa ；排出后經(jīng)破碎處理得到所述低摩擦系數(shù)合成材料；其中，各原材料組份的重量百分比為:甲階段酚醛樹脂:5 10 ;丁腈橡膠:5 10 ;鋼纖維:10 20 ;石油焦炭:30 50 ;礦物纖維:5 10 ;重晶石:5 10 ;云母氧化 鐵:1 10 ;云母粉:1 10 ;石墨:1 10 ;固化劑S 2 ;促進(jìn)劑S 2 ;炭黑:1 10 ;不溶性硫磺:1 5 ;硫化銻:1 10。所述破碎處理的過程具體包括三級(jí)破碎處理，其中:一級(jí)粗碎后，使混合料的力度小于200mm;二級(jí)粗碎后，使混合料的粒度小于20mm ;三級(jí)細(xì)碎后,使混合料的粒徑小于5mm,且有機(jī)粘結(jié)劑均勻包裹在無機(jī)顆粒表面。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，所述合成材料經(jīng)密煉造粒處理而成，各組份的重量百分比為:甲階段酚醛樹脂:5 10 ;丁腈橡膠:5 10 ;鋼纖維:10 20 ;石油焦炭:30 50 ;礦物纖維:5 10 ;重晶石:5 10 ;云母氧化鐵:1 10 ;云母粉:1 10 ;石墨:1 10 ;固化劑2 ;促進(jìn)劑2 ;炭黑:1 10 ;不溶性硫磺:1 5 ;硫化鋪:1
10。采用該方法制得的合成材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定，拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度高，且耐磨性較好，可制作成應(yīng)用在多種場(chǎng)合的摩擦部件，并能抑制使用過程中材料出現(xiàn)裂紋、掉塊、噪音大等問題，減少對(duì)車輪的損傷。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的低摩擦系數(shù)合成材料制備方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明實(shí)施例將甲階段酚醛樹脂、丁腈橡膠、鋼纖維、石油焦炭、礦物纖維、重晶石、云母氧化鐵、云母粉、石墨、固化劑、促進(jìn)劑、炭黑、不溶性硫磺、硫化銻按一定重量配比合成了高分子復(fù)合材料，該高分子復(fù)合材料屬于高分子三元復(fù)合材料，材料配方中以甲階段酚醛樹脂、丁腈橡膠為粘結(jié)體系，以礦物纖維、鋼纖維為增強(qiáng)組份，以石墨、炭黑、硫化銻為摩擦性能調(diào)節(jié)劑或配合劑，尤其配方中粘結(jié)體系與無機(jī)纖維的配合，可起到提高合成材料強(qiáng)度和韌性的作用。且該摩擦材料采用的特殊組份在高溫下能起到無機(jī)粘結(jié)劑的作用，在摩擦界面形成界面膜，可有效穩(wěn)定摩擦系數(shù)降低磨耗，適合鐵路車輛制動(dòng)使用要求。具體來說，上述本發(fā)明實(shí)施例所述合成材料經(jīng)密煉造粒處理而成，各組份的重量百分比為:甲階段酚醛樹脂:5 10 ;丁腈橡膠:5 10 ;鋼纖維:10 20 ;石油焦炭:30 50 ;礦物纖維:5 10 ;重晶石:5 10 ;云母氧化鐵:1 10 ;云母粉:1 10 ;石墨:1 10 ;固化劑■.( 2 ;促進(jìn)劑:< 2 ;炭黑:1 10 ;不溶性硫磺:1 5 ;硫化銻:1 10。其中，所述促進(jìn)劑具體可以為二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD )或一硫化四甲基秋蘭姆(TMTM);所述固化劑具體可以為六次甲基四胺；所述炭黑可以為高強(qiáng)耐磨型:N110。上述甲階段酚醛樹脂可以為液體樹脂，且在130°C下凝膠時(shí)間為10 15min，在135°C下非揮發(fā)份為70 80%。所述硫化銻為金屬硫化物，在高溫下能起到無機(jī)粘結(jié)劑的作用，在摩擦界面形成界面膜，可有效穩(wěn)定摩擦系數(shù)降低磨耗。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所述材料的制備方法作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的低摩擦系數(shù)合成材料制備方法的流程示意圖，所述制備方法包括:步驟11:選取原材料。在該步驟中，所選取的各原材料組份的重量百分比為:甲階段酚醛樹脂:5 10 ;丁腈橡膠:5 10 ;鋼纖維:10 20 ;石油焦炭:30 50 ;礦物纖維:5 10 ;重晶石:5 10 ;云母氧化鐵:1 10 ;云母粉:1 10 ;石墨:1 10 ;固化劑.≤ 2 ;促進(jìn)劑:≤2 ;炭黑:1 10 ;不溶性硫磺:1 5 ;硫化銻:1 10。步驟12:將各原材料組份在嚙合型密煉機(jī)中經(jīng)橡膠預(yù)煉、密煉加熱3 5分鐘、清掃、密煉、密煉調(diào)節(jié)3 5分鐘。在該步驟中，可以將溫度控制在80 120°C，壓力控制在5 7Mpa。步驟13:排出后經(jīng)破碎處理后得到所述低摩擦系數(shù)合成材料。在該步驟中，所述破碎處理的過程具體包括三級(jí)破碎處理，其中:一級(jí)粗碎后，使混合料的力度小于200mm;二級(jí)粗碎后，使混合料的粒度小于20mm ;三級(jí)細(xì)碎后,使混合料的粒徑小于5mm,且有機(jī)粘結(jié)劑均勻包裹在無機(jī)顆粒表面。舉例來說，下面以具體的制造實(shí)例對(duì)上述低摩擦系數(shù)合成材料及制備過程進(jìn)行說明，本實(shí)例中合成材料各組份按重量百分比包含有:甲階段酚醛樹脂:5，丁腈橡膠:10，鋼纖維:13，石油焦炭:29，礦物纖維:12，重晶石:5.5，云母氧化鐵:3，云母粉:7，石墨:6，固化劑:1.5，促進(jìn)劑:1，炭黑:3，不溶性硫磺:I，硫化鋪:3。上述固化劑可以為二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD )或一硫化四甲基秋蘭姆(TMTM )；所述固化劑具體可以為六次甲基四胺；然后，將上述各組份在嚙合型密煉機(jī)中經(jīng)橡膠預(yù)煉、密煉加熱、清掃、密煉、密煉調(diào)節(jié)，排出后經(jīng)破碎處理即得到低摩擦系數(shù)合成材料。具體來說，將上述各組份在嚙合型密煉機(jī)中經(jīng)橡膠預(yù)煉、密煉加熱3 5分鐘、清掃、密煉、密煉調(diào)節(jié)3 5分鐘，溫度控制在80 120°C，壓力控制在5 7Mpa。然后，排出后經(jīng)破碎處理即得到低摩擦系數(shù)合成材料。所述破碎處理具體包括三級(jí)破碎處理，其中:一級(jí)粗碎后，使所述混合料的力度小于200mm，二級(jí)粗碎后，使混合料的粒度小于20mm,三級(jí)細(xì)碎后,使混合料的粒徑小于5mm。將破碎好的膠料熱壓成型，工藝為:模具溫度165°C，產(chǎn)品保壓壓力34Mpa/cm2 ;保壓時(shí)間:30min。將由上述步驟得到的合成材料取樣測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果為洛氏硬度85，拉伸強(qiáng)度15.92MPa，壓縮強(qiáng)度 50.34MPa，壓縮模量 620MPa，沖擊強(qiáng)度 5.2kJ/m2，密度 2.26g/cm3。由此可見，該合成材料屬于高分子三元復(fù)合材料，材料配方中以甲階段酚醛樹脂、丁腈橡膠為粘結(jié)體系，以礦物纖維、鋼纖維為增強(qiáng)組份，以石墨、炭黑、硫化銻為摩擦性能調(diào)節(jié)劑或配合劑，尤其配方中粘結(jié)體系與無機(jī)纖維的配合，可起到提高所制得合成材料的強(qiáng)度和韌性的作用。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種低摩擦系數(shù)合成材料，其特征在于，所述合成材料經(jīng)密煉造粒處理而成，各組份的重量百分比為: 甲階段酚醛樹脂:5 10 ;丁腈橡膠:5 10 ;鋼纖維:10 20 ;石油焦炭:30 50 ;礦物纖維:5 10 ;重晶石:5 10 ;云母氧化鐵:1 10 ;云母粉:1 10 ;石墨:1 10 ;固化劑■.( 2 ;促進(jìn)劑:< 2 ;炭黑:1 10 ;不溶性硫磺:1 5 ;硫化銻:1 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低摩擦系數(shù)合成材料，其特征在于，所述促進(jìn)劑具體為二硫化四甲基秋蘭姆TMTD或一硫化四甲基秋蘭姆TMTM ;所述固化劑具體可以為六次甲基四胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低摩擦系數(shù)合成材料，其特征在于，所述甲階段酚醛樹脂為液體樹脂，且在130°C下凝膠時(shí)間為10 15min，在135°C下非揮發(fā)份為70 80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低摩擦系數(shù)合成材料，其特征在于，所述硫化銻為金屬硫化物，在高溫下起到無機(jī)粘結(jié)劑的作用，并可在摩擦界面形成界面膜。
5.一種低摩擦系數(shù)合成材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 將各原材料組份在嚙合型密煉機(jī)中經(jīng)橡膠預(yù)煉、密煉加熱3 5分鐘、清掃、密煉、密煉調(diào)節(jié)3 5分鐘；其中，溫度控制在80 120°C，壓力控制在5 7Mpa ； 排出后經(jīng)破碎處理后得到所述低摩擦系數(shù)合成材料； 其中，各原材料組份的重量百分比為: 甲階段酚醛樹脂:5 10 ;丁腈橡膠:5 10 ;鋼纖維:10 20 ;石油焦炭:30 50 ;礦物纖維:5 10 ;重晶石:5 10 ;云母氧化鐵:1 10 ;云母粉:1 10 ;石墨:1 10 ;固化劑■.( 2 ;促進(jìn)劑:< 2 ;炭黑:1 10 ;不溶性硫磺:1 5 ;硫化銻:1 10。
6.如權(quán)利要求5所述低摩擦系數(shù)合成材料的制備方法，其特征在于，所述破碎處理的過程具體包括三級(jí)破碎處理，其中: 一級(jí)粗 碎后，使混合料的力度小于200mm ;二級(jí)粗碎后，使混合料的粒度小于20mm ;三級(jí)細(xì)碎后，使混合料的粒徑小于5_，且有機(jī)粘結(jié)劑均勻包裹在無機(jī)顆粒表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低摩擦系數(shù)合成材料及制備方法。所述合成材料經(jīng)密煉造粒處理而成，各組份的重量百分比為甲階段酚醛樹脂5～10；丁腈橡膠5～10；鋼纖維10～20；石油焦炭30～50；礦物纖維5～10；重晶石5～10；云母氧化鐵1～10；云母粉1～10；石墨1～10；固化劑≤2；促進(jìn)劑≤2；炭黑1～10；不溶性硫磺1～5；硫化銻1～10。采用該方法制得的合成材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定，拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度高，且耐磨性較好，可制作成應(yīng)用在多種場(chǎng)合的摩擦部件，并能抑制使用過程中材料出現(xiàn)裂紋、掉塊、噪音大等問題，減少對(duì)車輪的損傷。
文檔編號(hào)C08K13/04GK103194039SQ20131013416
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者張旭鋒, 周建華 申請(qǐng)人:北京瑞斯?？萍加邢薰?br>