一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种适用于高制动能量的合成摩擦材料，按质量百分比计，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶8‑11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8‑10％、硫化铁矿物5‑8％、硅藻土8‑10％、钢纤维3‑4％、无机矿物纤维9‑11％、泡沫铁粉3‑4％、钾长石粉3‑4％、纳米沉淀硅酸钡40‑51％、造粒硫磺0.05‑0.15％、硬脂酸0.06‑0.20％、促进剂CZ 0.06‑0.20％、氧化锌0.05‑0.15％；本发明专利技术采用羧基丁腈橡胶及纳米蒙托土改性酚醛树脂作为粘合剂，充分发挥彼此的协同效应，显著提高了所述合成摩擦材料的隔热效率和热稳定性。

A synthetic friction material suitable for high braking energy and its preparation method

The invention provides a synthetic friction material suitable for high braking energy. The synthetic friction material includes: carboxylated nitrile butadiene rubber 8.11%, nano-montmorillonite modified phenolic resin 8.10%, iron sulfide 5.8%, diatomite 8.10%, steel fiber 3.4%, inorganic mineral fiber 9.11%, etc. Foam iron powder 3 4%, potassium feldspar powder 3 4%, Nano-precipitated barium silicate 40 51%, granulated sulfur 0.05 0.15%, stearic acid 0.06 0.20%, accelerator CZ 0.06 0.20%, zinc oxide 0.05 0.15%; the invention adopts carboxylated butadiene nitrile rubber and nano-montmorillonite modified phenolic resin as binders to give full play to each other. Synergistic effect significantly improves the heat insulation efficiency and thermal stability of the synthetic friction materials.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法
本专利技术属于摩擦材料领域，具体涉及一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法。
技术介绍
现有的跨座式单轨列车采用电控制动和空气制动，两者配合使用，基础制动采用盘型制动，使用合成闸片和制动盘来摩擦起到制动的作用，因而合成闸片和制动盘的摩擦性能决定了单轨列车的安全性和制动能效。在正常的制动条件下的电控制动和空气基础制动配合使用，要求在制动过程中具有较高的停车精度和舒适性，在紧急制动情况下，保证列车能够在安全距离内停车。而现有单轨列车坡度大，制动能量高，同时由于单轨闸片的结构及尺寸特殊，不同于UIC541-3和TB/T3118标准规定的尺寸，其摩擦面积较小，在制动过程中单位面积的制动能量要远高于普通的地铁车辆，因此对于基础制动单元的摩擦副的稳定性要求较高，要求合成闸片在不同的制动能量和制动环境下，具有足够的摩擦稳定性与制动舒适性，保证单轨列车的安全及舒适性，在整个寿命周期内保持摩擦性能稳定。同时由于轨道车辆的城市属性，对于环保性越来越高，要求使用无石棉、无铅，同时要降低铜等重金属材料，因此逐渐开始限制合成摩擦材料中的铜的使用，相应的开始重视采用无机复合摩擦调节剂。现有技术中，多采用丁腈橡胶及部分改性酚醛树脂作为粘合剂体系的合成摩擦材料，其在高制动能量下，摩擦系数衰退严重，不利于保证行车的安全性；同时在使用过程中产生大量的含铜粉尘，不利于环保。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是提供一种适用于高制动能量的合成摩擦材料及其制备方法。本专利技术采用羧基丁腈橡胶及纳米蒙托土改性酚醛树脂作为粘合剂，充分发挥彼此的协同效应，显著提高了所述合成摩擦材料的隔热效率和热稳定性；同时采用硅藻土和高纯度的硫化铁作为摩擦性能调节剂，能够在在高制动能量情况下，降低所述合成摩擦材料的摩擦系数热衰退和高温磨损。用于实现上述目的的技术方案如下：本专利技术提供一种适用于高制动能量的合成摩擦材料，所述合成摩擦材料的原料包含：羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌。优选地，按质量百分比计，所述合成摩擦材料的原料包含：羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％；优选地，按质量百分比计，所述合成摩擦材料的原料包含：羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ0.15％、氧化锌0.1％。优选地，所述合成摩擦材料的原料由羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌组成；优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料的原料由羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％组成；优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料的原料由羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ0.15％、氧化锌0.1％组成。优选地，所述羧基丁腈橡胶为羧基丁腈橡胶N41；优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为375-425目；优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为400目的通过率≥95％。优选地，所述钢纤维的长度为1～3.5mm；优选地，所述钢纤维的含铁量＞96％；优选地，所述泡沫铁粉的粒度为100-150目；优选地，所述泡沫铁粉的粒度为120目的通过率≥99％；优选地，所述泡沫铁粉的松密度≤1.8；优选地，所述钾长石粉的粒度为175-230目；优选地，所述钾长石粉的粒度为200目的通过率≥95％；优选地，所述钾长石粉中的氧化钾含量＞90％；优选地，所述硅藻土的粒度为≥500目；优选地，所述硅藻土的粒度为500目的通过率≥85％；优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300-325目；优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300目的通过率≥90％；优选地，所述硫化铁矿物中的硫化铁含量＞95％；优选地，所述硫化铁矿物包含硫化铁、二硫化亚铁、硫化亚铁和三硫化二铁；优选地，所述硅藻土的密度＜2.0g/cm3；优选地，所述硅藻土的比表面积＞65m/g；优选地，所述纳米沉淀硅酸钡的粒度为300-350目；优选地，所述纳米沉淀硅酸钡的粒度为300目的通过率≥99％；优选地，所述纳米沉淀硅酸钡中的硅酸钡含量＞75％。本专利技术还提供一种如本专利技术所述的适用于高制动能量的合成摩擦材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)按比例将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，塑炼；(2)将步骤(1)得到的物料放置20-26h后，将该物料与硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，密炼；(3)将步骤(2)得到的物料放置20-26h后，热压处理；(4)对步骤(3)得到的物料热处理。优选地，所述步骤(1)中，所述塑炼时间为5～7min；优选地，所述塑炼温度≤30-90℃；优选地，所述步骤(2)中，所述密炼压力为0.7-0.8MPa；优选地，所述密炼温度为80-110℃；优选地，所述密炼时间为8-12min；优选地，所述步骤(2)还包括将经过上述密炼的物料进行破碎的步骤；优选地，所述破碎后的粒度＜3mm；优选地，所述步骤(3)中，所述热压温度为140-155℃，优选145-150℃；优选地，所述热压压力为12-18MPa，优选15-18Mpa；优选地，所述热压时间为10-15min，优选12-14min；优选地，所述步骤(4)中，所述热处理的温度为80-160℃，优选160℃；优选地，所述热处理过程的升温速率为5-10℃/h，优选8℃/h；优选地，所述热处理的时间为2h。优选地，所述制备方法包括以下步骤：(1)按比例将羧基丁腈橡胶与蒙托土改性酚醛树脂、氧化锌、促进剂CZ、造粒硫磺、硬脂酸混合，塑炼时间为6min，温度小于30-90℃；(2)将步骤(1)得到的物料放置24h，后将该物料与硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡混合，密炼，所述密炼压力为0.7～0.8MPa，所述密炼温度为80～110℃，所述密炼时间为8～12min，所述密炼后进行破碎，所述破碎后的粒径＜3mm；(3)将步骤(2)得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高制动能量的合成摩擦材料，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高制动能量的合成摩擦材料，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌。2.根据权利要求1所述的合成摩擦材料，其特征在于，按质量百分比计，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％；优选地，按质量百分比计，所述合成摩擦材料包含：羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ0.15％、氧化锌0.1％。3.根据权利要求1或2所述的合成摩擦材料，其特征在于，所述合成摩擦材料由羧基丁腈橡胶、纳米蒙托土改性酚醛树脂、硫化铁矿物、硅藻土、钢纤维、无机矿物纤维、泡沫铁粉、钾长石粉、纳米沉淀硅酸钡、造粒硫磺、硬脂酸、促进剂CZ、氧化锌组成；优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料由羧基丁腈橡胶8-11％、纳米蒙托土改性酚醛树脂8-10％、硫化铁矿物5-8％、硅藻土8-10％、钢纤维3-4％、无机矿物纤维9-11％、泡沫铁粉3-4％、钾长石粉3-4％、纳米沉淀硅酸钡40-51％、造粒硫磺0.05-0.15％、硬脂酸0.06-0.20％、促进剂CZ0.06-0.20％、氧化锌0.05-0.15％组成；优选地，按质量份数计，所述合成摩擦材料由羧基丁腈橡胶10％、纳米蒙托土改性酚醛树脂9％、硫化铁矿物7％、硅藻土9％、钢纤维3％、无机矿物纤维10％、泡沫铁粉3％、钾长石粉3％、纳米沉淀硅酸钡45％、造粒硫磺0.1％、硬脂酸0.15％、促进剂CZ0.15％、氧化锌0.1％组成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的合成摩擦材料，其特征在于，所述羧基丁腈橡胶为羧基丁腈橡胶N41；优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为375-425目；优选地，所述纳米蒙托土改性酚醛树脂的粒度为400目的通过率≥95％；优选地，所述钢纤维的长度为1～3.5mm；优选地，所述钢纤维的含铁量＞96％；优选地，所述泡沫铁粉的粒度为100-150目；优选地，所述泡沫铁粉的粒度为120目的通过率≥99％；优选地，所述泡沫铁粉的松密度≤1.8；优选地，所述钾长石粉的粒度为175-230目优选地，所述钾长石粉的粒度为200目的通过率≥95％；优选地，所述钾长石粉中的氧化钾含量＞90％；优选地，所述硅藻土的粒度为≥500目；优选地，所述硅藻土的粒度为500目的通过率≥85％；优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300-325目；优选地，所述硫化铁矿物的粒度为300目的通过率≥90％；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国文，张静，贺春江，裴顶峰，吴智强，靳明旭，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，铁科纵横天津科技发展有限公司，北京中铁科新材料技术有限公司，中国铁道科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11