本发明属于复合材料
技术领域：
，具体涉及一种摩擦材料、包含其的轨道交通用刹车片及制造刹车片的方法。
背景技术：
：在当今时代，火车、汽车、城轨等已毫无例外地成为陆地客货运输无可替代的交通工具，在社会生活中发挥着举足轻重的作用，并可以预见在未来相当长的时间内，车辆工业仍将是国民经济的重要支柱产业。随着人们对车辆性能要求的不断提高，如高速、重载、安全可靠、乘坐舒适、操作方便、低能耗、无公害、轻量化等，车辆工业呈现出蓬勃的多元发展态势。长期以来，我国列车一直在低速状态下运行，而铁路的高速化程度是评判国家交通发达与否的一个重要标志，目前国内地铁普遍速度为100km/h，个别线路为120km/h和140km/h，因而为更快适应高速发展的轨道交通的需求，研究与开发具有耐高温及优良耐磨性能的制动刹车片已成为当前的重要课题之一。例如，中国专利文献CN105524316A公开了一种无重金属的摩擦材料，以重量份计包括如下原料：钢纤维20-30份、矿物纤维5-15份、改性酚醛树脂5-15份、丁腈橡胶10-15份、丁苯橡胶10-15份、石墨2-3份、二硫化钼3-4份、硫酸钡5-8份、芳纶1-5份、重质碳酸钙1-5份、重质氧化镁1-5份、白刚玉1-3份、碳化硅3-4份。利用上述材料制得的刹车片因不含重金属故而可减少对环境的污染，并且该刹车片还具有较高的硬度、良好的耐冲击强度和抗压性能，但不足的是，上述刹车片在连续制动过程中的热衰退现象严重，紧急制动距离过长，且磨耗量较大，尚不能满足高速列车的制动需求。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于克服现有的刹车片所存在的热衰退现象及磨耗量大的缺陷，进而提供一种热稳定性好、磨耗量小的摩擦材料、包含其的刹车片及制造刹车片的方法。为此，本发明实现上述目的的技术方案为：一种摩擦材料，其原料以重量份数计包括如下组分：钢纤维45-55份、改性酚醛树脂5-8份、丁腈橡胶5-8份、丁苯橡胶10-12份、石墨1-5份、硫化锑1-5份、六钛酸钾4-6份、二氧化硅1-2份、芳纶1-5份、碳酸钙1-2份、重质氧化镁2-5份、白刚玉1-2份、碳化硅1-2份、炭黑1-2份。优选地，所述摩擦材料的原料以重量份数计包括如下组分：钢纤维48-54份、硼改性酚醛树脂5.6-7.2份、丁腈橡胶5.8-7.8份、丁苯橡胶10.2-11.7份、石墨1.5-4份、硫化锑2-4.5份、六钛酸钾4.4-5.7份、二氧化硅1.3-1.8份、芳纶1.5-4.5份、碳酸钙1.2-1.9份、重质氧化镁2.8-4.6份、白刚玉1.2-1.7份、碳化硅1.4-1.8份、炭黑1.2-1.8份。更优选地，所述摩擦材料的原料以重量份数计包括如下组分：钢纤维49份、硼改性酚醛树脂6.4份、丁腈橡胶6份、丁苯橡胶11.5份、石墨3.1份、硫化锑2份、六钛酸钾5份、二氧化硅1.5份、芳纶3份、碳酸钙1.4份、重质氧化镁2.8份、白刚玉1.7份、碳化硅1.6份、炭黑1.5份。更优选地，所述摩擦材料的原料以重量份数计包括如下组分：钢纤维52份、硼改性酚醛树脂7份、丁腈橡胶7.5份、丁苯橡胶10.8份、石墨2.6份、硫化锑3.2份、六钛酸钾4.7份、二氧化硅1.8份、芳纶4份、碳酸钙1.7份、重质氧化镁3.9份、白刚玉1.5份、碳化硅1.4份、炭黑1.2份。更优选地，所述摩擦材料的原料以重量份数计包括如下组分：钢纤维54份、硼改性酚醛树脂5.8份、丁腈橡胶7.8份、丁苯橡胶11.2份、石墨3.7份、硫化锑4.5份、六钛酸钾4.4份、二氧化硅1.3份、芳纶2.5份、碳酸钙1.3份、重质氧化镁4.6份、白刚玉1.4份、碳化硅1.8份、炭黑1.8份。一种轨道交通用刹车片，包括上述摩擦材料。一种制造上述刹车片的方法，包括如下步骤：(1)将上述各组分按比例混合，得到混合料；(2)对所述混合料进行压制，得到毛坯；(3)将所述毛坯加热固化，制得刹车片。优选地，步骤(2)中进行压制时的压力为8～12MPa，时间为7～15s。优选地，步骤(3)的加热温度为160～200℃，固化时间为20～26h。与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下优点：1、本发明提供的摩擦材料，通过各原料组分的合理选择及配比，特别是控制无机物与有机物的比例并调节无机物的种类，以使各组分间产生协同配合作用，最终使得由本发明的摩擦材料制得的刹车片具有热稳定性好、抗冲击强度高、硬度大且耐磨损的特点，并且本发明的摩擦材料的密度较小，在同等体积条件下的自重轻，也即是由其制造刹车片时的材料用量少，因而在不牺牲刹车片性能的前提下可有效降低刹车片的生产成本。可见，本发明的摩擦材料能够适用于更高速度、更大热负荷和载客量的轨道车辆的制动。本发明的摩擦材料中，六钛酸钾晶须不仅具有高强度、高模量等优异的力学性能，还具有优异的耐磨、耐高温、耐腐蚀的性质，均匀分散在酚醛树脂中起到骨架的作用；并且六钛酸钾晶须的存在能够发展定向结构，但又不产生各向异性，可增加产品的抗冲击性能，阻止裂纹产生。硫化锑是由辉锑矿经精选和化学提纯而得的黑色固体粉末，其熔点较低，为548℃，高温下会产生与烧结陶瓷相似的烧结作用，同时还能防止高温时材料的氧化燃烧，保持材料的摩擦稳定性，提高材料的抗烧性能；并且硫化锑还能降低有机粘合剂在高温时的分解速度，提高材料的使用寿命，起到高温无机粘合剂和润滑摩擦调整剂的作用；此外硫化锑在制动过程中高温反应时的硬度较低，可以减少摩擦材料制动时产生的噪音和震动。二氧化硅作为增磨剂可提高产品高温下的摩擦系数，具有耐腐蚀耐高温的特性；并且二氧化硅在与橡胶混炼时可对橡胶产生抗湿滑性，该作用可使产品在湿式(潮湿、雨雪)条件下防止刹车片与对偶打滑，同时还具有抗氧化、抗老化和绝缘的作用。作为橡胶补强剂的炭黑的加入，可使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性等均得到明显提高。2、本发明提供的刹车片的制造方法，通过采用本发明的摩擦材料作为生产刹车片的原材料，利用材料自身优异的力学性能和热稳定性，可降低压制时的压力，同时缩短压制时间，以便于刹车片的大规模工业化生产。具体实施方式下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维45g、改性酚醛树脂6.5g、丁腈橡胶8g、丁苯橡胶10g、石墨5g、硫化锑3g、六钛酸钾6g、二氧化硅1g、芳纶3g、碳酸钙1g、重质氧化镁3.5g、白刚玉2g、碳化硅1.5g、炭黑1g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加10MPa的压力压制15s得到毛坯，再将此毛坯加热至160℃固化24h，制得刹车片A。实施例2本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维50g、硼改性酚醛树脂5g、丁腈橡胶6.5g、丁苯橡胶11g、石墨1g、硫化锑5g、六钛酸钾5g、二氧化硅1.5g、芳纶1g、碳酸钙1.5g、重质氧化镁2g、白刚玉1g、碳化硅2g、炭黑2g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加9MPa的压力压制12s得到毛坯，再将此毛坯加热至180℃固化22h，制得刹车片B。实施例3本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维55g、硼改性酚醛树脂8g、丁腈橡胶5g、丁苯橡胶12g、石墨3g、硫化锑1g、六钛酸钾4g、二氧化硅2g、芳纶5g、碳酸钙2g、重质氧化镁5g、白刚玉1.5g、碳化硅1g、炭黑1.5g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加12MPa的压力压制10s得到毛坯，再将此毛坯加热至200℃固化20h，制得刹车片C。实施例4本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维48g、硼改性酚醛树脂7.2g、丁腈橡胶5.8g、丁苯橡胶11.7g、石墨4g、硫化锑2.6g、六钛酸钾5.7g、二氧化硅1.4g、芳纶4.5g、碳酸钙1.2g、重质氧化镁3.3g、白刚玉1.2g、碳化硅1.5g、炭黑1.3g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加8MPa的压力压制12s得到毛坯，再将此毛坯加热至170℃固化26h，制得刹车片D。实施例5本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维49g、硼改性酚醛树脂6.4g、丁腈橡胶6g、丁苯橡胶11.5g、石墨3.1g、硫化锑2g、六钛酸钾5g、二氧化硅1.5g、芳纶3g、碳酸钙1.4g、重质氧化镁2.8g、白刚玉1.7g、碳化硅1.6g、炭黑1.5g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加10MPa的压力压制10s得到毛坯，再将此毛坯加热至180℃固化24h，制得刹车片E。实施例6本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维52g、硼改性酚醛树脂7g、丁腈橡胶7.5g、丁苯橡胶10.8g、石墨2.6g、硫化锑3.2g、六钛酸钾4.7g、二氧化硅1.8g、芳纶4g、碳酸钙1.7g、重质氧化镁3.9g、白刚玉1.5g、碳化硅1.4g、炭黑1.2g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加11MPa的压力压制7s得到毛坯，再将此毛坯加热至175℃固化25h，制得刹车片F。实施例7本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维54g、硼改性酚醛树脂5.8g、丁腈橡胶7.8g、丁苯橡胶11.2g、石墨3.7g、硫化锑4.5g、六钛酸钾4.4g、二氧化硅1.3g、芳纶2.5g、碳酸钙1.3g、重质氧化镁4.6g、白刚玉1.4g、碳化硅1.8g、炭黑1.8g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加1.5MPa的压力压制8s得到毛坯，再将此毛坯加热至170℃固化26h，制得刹车片G。实施例8本实施例提供了一种摩擦材料，其原料包括如下组分：钢纤维53g、硼改性酚醛树脂5.6g、丁腈橡胶6.8g、丁苯橡胶10.2g、石墨1.5g、硫化锑3.8g、六钛酸钾5.5g、二氧化硅1.6g、芳纶1.5g、碳酸钙1.9g、重质氧化镁4.2g、白刚玉1.6g、碳化硅1.7g、炭黑1.6g。采用上述摩擦材料制造刹车片的方法，包括如下步骤：分别称取上述各原料组分并混合均匀以形成混合料，将该混合料置于模具中施加10MPa的压力压制9s得到毛坯，再将此毛坯加热至190℃固化22h，制得刹车片H。对比例1本对比例所提供的摩擦材料，其原料组成同中国专利文献CN105524316A说明书中的实施例4，并按照该实施例的方法最终制得了刹车片I。实验例1分别对本发明制得的上述刹车片A～I的物理及力学性能进行测试，结果如表1所示。表1各刹车片的物理及力学性能实验例2为考察温度变化对刹车片摩擦系数值的影响，本发明还分别对上述刹车片D～I进行了升温试验，结果如表2所示。表2各刹车片在不同温度下的摩擦系数值刹车片100℃150℃200℃250℃300℃350℃D0.510.520.510.500.430.41E0.530.530.510.510.460.45F0.520.520.520.500.460.44G0.530.520.520.510.470.45H0.520.520.520.500.450.42I0.500.500.490.490.380.27实验例3根据TJ/JW040-2014交流传动机车合成闸片和城市国道交通车辆合成闸片技术规范测试标准，将上述刹车片D～I以120km/h的转速旋转，运行8h后，测试各刹车片的磨耗量，结果如表3所示。表3各刹车片的磨耗量(g)刹车片DEFGHI磨耗量1.441.401.411.401.451.56显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页1 2 3