合成摩擦材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
合成摩擦材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及城轨合成摩擦材料
，尤其涉及一种合成摩擦材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术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。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术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
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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
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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
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8％，偶联剂组合剂2
‑
5％，无机矿物纤维7
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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。
[0009]在本专利技术的具体实施方案中，本专利技术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。
[0010]在本专利技术的具体实施方案中，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。本专利技术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
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50):(50
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65)、例如40:60等。
[0011]与麻纤维等其他纤维素纤维相比，本专利技术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。
[0012]在本专利技术的具体实施方案中，所述菠萝叶纤维的长度一般为3mm
‑
6mm、优选为4mm
‑
5mm。
[0013]在本专利技术的具体实施方案中，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％。
[0014]在本专利技术的具体实施方案中，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。
[0015]在本专利技术的具体实施方案中，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。
[0016]在本专利技术的具体实施方案中，所述鳞片石墨的含碳量一般为95
‑
99％、例如可以达到99％。
[0017]在本专利技术的具体实施方案中，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。
[0018]在本专利技术的具体实施方案中，所述铝矾土中的氧化铝的质量含量一般为50
‑
65％、例如为65％。
[0019]在本专利技术的具体实施方案中，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9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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
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10％，硫磺0.9
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3％，硼改性酚醛树脂5
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7％，鳞片石墨10
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14％，铝矾土8
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10％，硅灰石8
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10％，硅藻土3
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5％，还原铁粉6
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7％，沉淀硫酸钡12
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15％，菠萝叶纤维5
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7％，钢纤维6
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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。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35
‑
50:50
‑
65、优选为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、优选为4mm
‑
5mm。4.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％，优选为28％；所述硫磺的含硫量为95
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99％、优选为99％；所述鳞片石墨的含碳量为95
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99％；所述铝矾土中的氧化铝的质量含量为50
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65％、优选为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90％以上、优选为95％以上；所述沉淀硫酸钡中的硫酸钡质量含量为95％以上。5.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；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，张国文，孙振龙，王晔，吴智强，吕宝佳，焦标强，
申请(专利权)人：北京纵横机电科技有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所铁科纵横天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：