本發(fā)明涉及一種耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板及其生產(chǎn)方法，屬于鐵路車輛設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

旁承磨耗板增加轉(zhuǎn)向架與車體之間的回轉(zhuǎn)阻力矩，提高轉(zhuǎn)向架高速運行穩(wěn)定性。

現(xiàn)有的旁承磨耗板使用純二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI），純二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）缺點是性較脆，斷裂韌性差，摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，與對偶材料發(fā)生較嚴(yán)重的黏著磨損問題，旁承磨耗板與對偶摩擦產(chǎn)生很高的溫度，旁承磨耗板因受熱擠壓強(qiáng)度變?nèi)?，磨損增大，造成衰退并與旁承體凸臍成間隙配合，造成松動。

有鑒于此，需要發(fā)明一種耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板，并同時提供其生產(chǎn)方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板，其包括增強(qiáng)層和耐磨層，其關(guān)鍵技術(shù)點在于，所述增強(qiáng)層采用以下重量份原料制成：共聚改性樹脂35~45份和無堿玻璃布55~65份；

所述耐磨層采用以下重量份原料制成：海泡石纖維15~22、重晶石7~16份、焦炭10~15份、銅纖維2~5份、芳綸纖維2~5份、陶瓷纖維8~15份、玻璃纖維3~6份、鉻鐵礦粉5~10份、高嶺土8~15份、鈦白粉2~5份和共聚改性樹脂16~23份；

所述共聚改性樹脂采用以下重量份原料制成：二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）1.5 ~3.5份，二氨基二苯甲烷（DDM）0.8~1.5份、納米Si₃N₄和適量擴(kuò)鏈劑，所述納米Si₃N₄的加入量為共聚改性樹脂原料總重量的0.5~2.0%。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板，其包括增強(qiáng)層和耐磨層，其關(guān)鍵技術(shù)點在于，所述增強(qiáng)層采用以下重量份原料制成：共聚改性樹脂40份和無堿玻璃布60份；

所述耐磨層采用以下重量份原料制成：海泡石纖維14、重晶石10份、焦炭10份、銅纖維2份、芳綸纖維2份、陶瓷纖維13份、玻璃纖維5份、鉻鐵礦粉9份、高嶺土12份、鈦白粉3份、共聚改性樹脂20份。 所述共聚改性樹脂按以下重量份組分：二苯甲烷雙馬來酰亞胺2.0，二氨基二苯甲烷1.0 、納米Si₃N₄和適量擴(kuò)鏈劑，所述納米Si₃N₄的加入量為共聚改性樹脂原料總重量的1.5%。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述擴(kuò)鏈劑為乙二胺。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述共聚改性樹脂通過以下方法制備：

a． 按照所述重量份稱取二苯甲烷雙馬來酰亞胺、二氨基二苯甲烷、納米Si₃N₄和擴(kuò)鏈劑；

b．將步驟a的物料在反應(yīng)容器中加熱到熔融狀態(tài)，預(yù)聚，預(yù)聚時間3.0~3.5小時，得到混合料；

c．將步驟b得到的混合料冷卻后，得固體狀共聚改性樹脂，將其粉碎，過篩，即得共聚改性樹脂粉。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板系通過以下步驟制備而得：

(1) 增強(qiáng)層毛坯的制備

按所述重量份稱取共聚改性樹脂，加入到丙酮中溶解，浸漬玻璃纖維布，制成增強(qiáng)層毛坯；

(2) 耐磨層原材料的制備

按所述重量份稱取各原料，經(jīng)攪拌混合形成耐磨層原材料；

(3) 將步驟(1)所得的增強(qiáng)層毛坯和步驟(2)得到的耐磨層原材料，加入預(yù)熱到210℃的模具中，加壓20~25Mpa，保壓保溫1h出模；

(4) 出模后進(jìn)行熱處理，降至室溫既得。

本發(fā)明另一方面提供一種上述耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板的生產(chǎn)方法，其具體包括如下步驟：

(1) 樹脂反應(yīng)

a． 按照所述重量份稱取二苯甲烷雙馬來酰亞胺、二氨基二苯甲烷、納米Si₃N₄和擴(kuò)鏈劑；

b．將步驟a的物料在反應(yīng)容器中加熱到熔融，預(yù)聚，預(yù)聚時間3.0~3.5小時，得到混合料；

c．將步驟b得到的混合料冷卻后，得固體狀共聚改性樹脂，將其粉碎，過篩，即得共聚改性樹脂粉；

(2) 增強(qiáng)層毛坯的制備

按所述重量份稱取共聚改性樹脂，加入到丙酮中溶解，浸漬玻璃纖維布，制成增強(qiáng)層毛坯；

(3) 耐磨層原材料的制備

按所述重量份稱取各原料，經(jīng)攪拌混合形成耐磨層原材料；

(4) 將步驟(1)所得的增強(qiáng)層毛坯和步驟(2)得到的耐磨層原材料，加入預(yù)熱到210℃的模具中，加壓20~25Mpa，保壓保溫1h出模；

(5) 出模后進(jìn)行熱處理，降至室溫既得。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟b的預(yù)聚溫度為125℃。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟(2)中共聚改性樹脂和丙酮的質(zhì)量比為1:0.9-1.2。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟(3)的具體操作是加入海泡石纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維和玻璃纖維，開松攪拌3分鐘，再加入重晶石、焦炭、銅纖維、鉻鐵礦粉、高嶺土、鈦白粉和共聚改性樹脂，然后高速開松攪拌3分鐘形成耐磨層原材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果如下：

本發(fā)明所提供耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板，采用二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）、二氨基二苯甲烷（DDM）和納米Si₃N₄粒子共聚改性，改變了純二苯甲烷雙馬來酰亞胺樹脂綜合力學(xué)性能差、熔點高、無黏性、難溶于一般溶劑、等缺陷，以求得韌性、耐熱性于工藝性的平衡。納米Si3N4粒子對改善二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）樹脂的摩擦、磨損性能比石墨更加顯著，雖然兩者的變化趨勢基本相同，但是納米Si3N4粒子具有添加量少、效果明顯的特點，特別是在到達(dá)較好的摩擦、磨損性能條件下，納米Si3N4粒子對材料的力學(xué)性能影響不大。共聚物初始分解溫度在389.299℃（見圖3），大部分在400℃以上，本發(fā)明對多種原料進(jìn)行復(fù)配，得到的高分子復(fù)合材料旁承磨耗板具備耐高溫、耐磨性優(yōu)越的特點，依據(jù)TB/T2813﹣2015進(jìn)行物理機(jī)械性能檢測，各項指標(biāo)都超越TB/T2813﹣2015之規(guī)定。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為納米Si₃N₄粒子添加量對制成的復(fù)合材料旁承磨耗板摩擦系數(shù)和比磨損率的影響；

圖2為石墨添加量對制成的復(fù)合材料旁承磨耗板摩擦系數(shù)和比磨損率的影響；

圖3為實施例1中得到的共聚改性樹脂TG圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對發(fā)明進(jìn)行清楚、完整的描述。

實施例1

一種耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板，其包括增強(qiáng)層和耐磨層， 具體生產(chǎn)方法如下：

(1) 共聚改性樹脂的制備：

稱取如下原料：二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）200Kg，二氨基二苯甲烷（DDM）100Kg，納米Si₃N₄粒子4.5Kg和二乙胺1.5Kg。

在配有攪拌器、溫度計和回流冷凝的三口瓶中按配比加入二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）, 二氨基二苯甲烷（DDM），納米Si₃N₄粒子和二乙胺，控制反應(yīng)溫度溫度在125℃，預(yù)聚時間3.5小時，即可得固體狀共聚改性（BMI）樹脂。將其粉碎100目過篩，即得所需要共聚改性（BMI）樹脂粉。

(2) 增強(qiáng)層毛坯的制備

按重量配比將共聚改性樹脂粉40Kg與丙酮1:1混合溶解，浸漬玻璃纖維布60Kg，制成所需的增強(qiáng)層毛坯。

(3) 耐磨層材料的準(zhǔn)備

稱取如下原料：海泡石纖維14Kg、重晶石10Kg、焦炭10 Kg、銅纖維2 Kg、芳綸纖維2 Kg、陶瓷纖維13 Kg、玻璃纖維5 Kg、鉻鐵礦粉9 Kg、高嶺土12 Kg、鈦白粉3 Kg和共聚改性樹脂20 Kg。

先加入海泡石纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維和玻璃纖維開松3分鐘，再加入重晶石、焦炭、銅纖維、鉻鐵礦粉、高嶺土、鈦白粉和共聚改性樹脂（BMI）高速開松攪拌3分鐘形成耐磨層料。

(4) 將增強(qiáng)層毛坯和混合形成耐磨層原材料，加入預(yù)熱到210℃的模具中，加壓20~25Mpa,保壓保溫1h出模；

(5) 將壓制好的旁承磨耗板放入溫度230℃的環(huán)境中，保溫10小時，降至室溫既得。

依據(jù)TB/T2813﹣2015文件要求，進(jìn)行物理機(jī)械性能檢測，具體見表1和表2：

由上表可知，實施例1所得到產(chǎn)品的各項物理機(jī)械性能符合運TB/T2813﹣2015。

實施例2

一種耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板，其包括增強(qiáng)層和耐磨層， 具體生產(chǎn)方法如下：

(1) 樹脂共聚反應(yīng)：

按以下重量份組分制成：二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）150Kg，二氨基二苯甲烷（DDM）80Kg，納米Si₃N₄粒子2.3Kg和二乙胺0.75Kg

在配有攪拌器、溫度計和回流冷凝的三口瓶中按配比加入二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）, 二氨基二苯甲烷（DDM），納米Si₃N₄粒子和二乙胺，控制反應(yīng)溫度在125℃，預(yù)聚時間3.5小時，即可得固體狀共聚改性（BMI）樹脂。將其粉碎100目過篩，即得所需要共聚改性（BMI）樹脂粉。

(2) 增強(qiáng)層毛坯的制備

按重量配比將共聚改性（BMI）樹脂粉35Kg與丙酮1:1.2混勻合溶解，浸漬玻璃纖維布65Kg，得到所需的增強(qiáng)層毛坯。

(3) 耐磨層材料的準(zhǔn)備

稱取以下原料：海泡石纖維15Kg、重晶石7 Kg、焦炭15 Kg、銅纖維4 Kg、芳綸纖維2 Kg、陶瓷纖維15 Kg、玻璃纖維3 Kg、鉻鐵礦粉9 Kg、高嶺土12 Kg、鈦白粉2 Kg、共聚改性樹脂16 Kg。

先加入海泡石纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維和玻璃纖維開松3分鐘，再加入重晶石、焦炭、銅纖維、鉻鐵礦粉、高嶺土、鈦白粉和共聚改性樹脂（BMI）高速開松攪拌3分鐘形成耐磨層料。

(4) 將增強(qiáng)層毛坯和混合形成耐磨層原材料，加入預(yù)熱到210℃的模具中，加壓20~25Mpa,保壓保溫1h出模；

(5) 將壓制好的旁承磨耗板放入溫度230℃的環(huán)境中，保溫10小時，降至室溫既得。

依據(jù)TB/T2813﹣2015文件要求，進(jìn)行物理機(jī)械性能檢測，具體見表3和表4：

由上表可知，實施例2所得到產(chǎn)品的各項物理機(jī)械性能符合運TB/T2813﹣2015。

實施例3

一種耐磨耐高溫高分子復(fù)合材料旁承磨耗板，其包括增強(qiáng)層和耐磨層， 具體生產(chǎn)方法如下：

(1) 樹脂共聚反應(yīng)：

按以下重量份組分制成：二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）350Kg，二氨基二苯甲烷（DDM）160Kg，納米Si₃N₄粒子10.2Kg和乙二胺2.55Kg；

在配有攪拌器、溫度計和回流冷凝的三口瓶中按配比加入二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）, 二氨基二苯甲烷（DDM），納米Si₃N₄粒子和乙二胺，控制反應(yīng)溫度溫度在125℃，預(yù)聚時間3.0小時，即可得固體狀共聚改性（BMI）樹脂。將其粉碎100目過篩，即得所需要共聚改性（BMI）樹脂粉。

（2）增強(qiáng)層毛坯的制備

按重量配比將共聚改性（BMI）樹脂粉45Kg與丙酮1:0.9混合溶解，浸漬玻璃纖維布55Kg，制成所需的增強(qiáng)層毛坯；

（3）耐磨層材料的準(zhǔn)備

稱取以下原料：海泡石纖維22Kg、重晶石15 Kg、焦炭10 Kg、銅纖維2 Kg、芳綸纖維2 Kg、陶瓷纖維8 Kg、玻璃纖維3 Kg、鉻鐵礦粉5 Kg、高嶺土8 Kg、鈦白粉2 Kg和共聚改性樹脂23 Kg。

先加入海泡石纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維和玻璃纖維開松3分鐘，再加入重晶石、焦炭、銅纖維、鉻鐵礦粉、高嶺土、鈦白粉和共聚改性樹脂（BMI）高速開松攪拌3分鐘形成耐磨層料。

(4) 將增強(qiáng)層毛坯和混合形成耐磨層原材料，加入預(yù)熱到210℃的模具中，加壓20~25Mpa,保壓保溫1h出模；

(5) 將壓制好的旁承磨耗板放入溫度230℃的環(huán)境中，保溫10小時，降至室溫既得：

效果例1

按照實施例1的配料和方法制備旁承磨耗板，調(diào)整其中納米Si₃N₄粒子的加入，考察當(dāng)納米Si₃N₄粒子的加入量分別為共聚改性樹脂原料總重量的0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%時，對所得到的旁承磨耗板的摩擦系數(shù)和比磨損耗的影響，具體見圖1，納米Si3N4粒子的添加改變二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）樹脂的摩擦性能，尤其是當(dāng)納米Si3N4粒子的添加量為1.5%時，復(fù)合材料摩擦系數(shù)從0.4下降為0.32。

效果例2

按照實施例1的配料和方法制備旁承磨耗板，將其中的納米Si₃N₄粒子替換為石墨，考察當(dāng)石墨的加入量分別為共聚改性樹脂原料總重量的0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%時，對所得到的旁承磨耗板的摩擦系數(shù)和比磨損耗的影響，具體見圖2，隨著石墨添加量添加，復(fù)合材料摩擦系數(shù)好比磨損率逐漸下降。

過比較發(fā)現(xiàn)，納米Si₃N₄粒子對改善二苯甲烷雙馬來酰亞胺（BMI）樹脂的摩擦、磨損性能比石墨更加顯著，雖然兩者的變化趨勢基本相同，但是納米Si₃N₄粒子具有添加量少、效果明顯的特點，特別是在到達(dá)較好的摩擦、磨損性能條件下，納米Si₃N₄粒子對材料的力學(xué)性能影響不大。

以上所述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而并非本發(fā)明可行實施的窮舉。對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。