本发明属于机车用制动闸瓦技术领域，具体涉及一种摩擦材料，以及其制备的机车闸瓦。
背景技术：
机车是采用微机网络控制，标准化、模块化设计，具有恒功范围宽、轴功率大、粘着特性好、功率因数高、谐波干扰小、维护率和全寿命运营成本低、适用范围广等优点，是中国铁路装备技术现代化的重要标志产品之一。其一般由蒸汽机、柴油机、燃气轮机、牵引电动机等动力机械直接或通过传动装置驱动，并通过制动装置来实现机车的制动效果。
现在我国经济快速发展，铁路客货运输量迅速增加，铁路运输的高速化已成为必然的发展趋势。目前我国已经开通时速300km以上高速列车。列车高速化对制动系统提出了更高的要求。更重要的是，机车在制动过程中会产生较高的热量，因此对制动装置，特别是制动装置中闸瓦的摩擦性能提出了更高的要求。
现有技术中，机车用合成闸瓦品种多样，制备方法各有不同且被少数几家大型跨国公司垄断。一般机车用闸瓦的摩擦性能多能满足机车摩擦性能的要求，但是，多数闸瓦普遍存在高温摩擦系数低且不稳定、抗冲击效果差的缺陷，难以满足机车制动时高热量对摩擦性能的要求。因此，如何提供一种高温摩擦系数高且稳定、抗冲击效果好的机车用闸瓦是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种摩擦材料，以解决现有技术中制动闸瓦存在高温摩擦系数低且不稳定、抗冲击效果差的问题。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种摩擦材料，包括如下重量份数的原料：酚醛树脂20-30重量份、钢棉纤维30-40重量份、玻璃纤维10-20重量份、矿物纤维8-15重量份、高密度聚乙烯3-8重量份、低密度聚乙烯3-8重量份、麦饭石2-6重量份、膨润土1-3重量份、水泥1-3重量份、纤维素醚3-5重量份、硅晶石粉2-4重量份、粉煤灰漂珠1-3重量份。
优选的，所述的摩擦材料，包括如下重量份数的原料：酚醛树脂25重量份、钢棉纤维35重量份、玻璃纤维15重量份、矿物纤维12重量份、高密度聚乙烯5重量份、低密度聚乙烯5重量份、麦饭石4重量份、膨润土2重量份、水泥2重量份、纤维素醚4重量份、硅晶石粉3重量份、粉煤灰漂珠2重量份。
所述低密度聚乙烯的密度为0.898-0.925g/cm3；
所述高密度聚乙烯的密度为0.955-0.965g/cm3。
所述粉煤灰漂珠的闭孔率在90％以上。
所述摩擦材料还包括0.2-1重量份的添加剂，所述添加剂包括2-巯基苯并噻唑和/或苯并三氮唑。
本发明还公开了所述的摩擦材料用于制备机车闸瓦的用途。
本发明还公开了一种机车闸瓦，由所述的摩擦材料制备得到。
本发明还公开了一种制备所述机车闸瓦的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的各原料混合，得到混合料；
(2)对所述混合料进行常规压制，得到毛坯料；
(3)对所述毛坯进行加热固化处理，制得所需机车闸瓦。
所述步骤(1)中，还包括将所述钢棉纤维、玻璃纤维、和/或矿物纤维置于离子液体中进行浸渍改性的步骤。所述浸渍改性步骤为常温下浸渍5-10min，并干燥。
所述离子液体具有下式所示的结构，所述离子液体详见中国专利cn1706996a中记载：
所述步骤(2)中，还包括将所述毛坯料进行等离子处理的步骤，控制所述等离子处理步骤的条件为：放电功率1000w、背底真空50pa、温度60℃、处理时间2min。
本发明所述用于制备机车闸瓦的摩擦材料，以酚醛树脂、钢棉纤维、玻璃纤维、矿物纤维、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、麦饭石、膨润土、水泥、纤维素醚、硅晶石粉、粉煤灰漂珠为原料，利用所述摩擦材料制得的机车闸瓦，其性能能够满足机车闸瓦的要求，而且所得闸瓦的高温摩擦系数较高，且在较高温度下摩擦性能稳定，适宜于机车闸瓦的需求。
本发明所述摩擦材料，所述原料中还包括2-巯基苯并噻唑和/或苯并三氮唑为添加剂，有效改善了机车闸瓦的高温摩擦稳定性。
本发明所述制备闸瓦的方法，将所述摩擦材料按照常规方式即可，并优选将所述钢棉纤维、玻璃纤维、和/或矿物纤维置于选定离子液体中进行浸渍改性，有效提高了闸瓦的基本性能和高温摩擦性及摩擦稳定性；更进一步的，所述制备闸瓦的方法，优选在制得毛坯料阶段将所述毛坯料进行等离子处理，进一步有效提高了制得闸瓦的高温摩擦性及摩擦稳定性，可满足高速列车闸瓦的需求。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的摩擦材料，包括如下重量份数的原料：
酚醛树脂20kg、钢棉纤维40kg、玻璃纤维10kg、矿物纤维15kg、高密度聚乙烯3kg、低密度聚乙烯8kg、麦饭石2kg、膨润土3kg、硫铝酸盐水泥1kg、纤维素醚5kg、硅晶石粉2kg、粉煤灰漂珠3kg。
本实施例所述机车闸瓦由上述摩擦材料制得，所述机车闸瓦的制备方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的各原料混合，得到混合料；
(2)将所述混合料置于模具中，并于5mpa、120℃下进行常规压制10s，得到毛坯料；
(3)将所述毛坯于200℃下进行加热固化处理24h，制得所需机车闸瓦。
实施例2
本实施例所述的摩擦材料，包括如下重量份数的原料：
酚醛树脂30kg、钢棉纤维30kg、玻璃纤维20kg、矿物纤维8kg、高密度聚乙烯8kg、低密度聚乙烯3kg、麦饭石6kg、膨润土1kg、水泥3kg、纤维素醚3kg、硅晶石粉4kg、粉煤灰漂珠1kg。
本实施例所述机车闸瓦由上述摩擦材料制得，所述机车闸瓦的制备方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的各原料混合，得到混合料；
(2)将所述混合料置于模具中，并于5mpa、120℃下进行常规压制10s，得到毛坯料；
(3)将所述毛坯于200℃下进行加热固化处理24h，制得所需机车闸瓦。
实施例3
本实施例所述的摩擦材料，包括如下重量份数的原料：
酚醛树脂25kg、钢棉纤维35kg、玻璃纤维15kg、矿物纤维12kg、高密度聚乙烯5kg、低密度聚乙烯5kg、麦饭石4kg、膨润土2kg、水泥2kg、纤维素醚4kg、硅晶石粉3kg、粉煤灰漂珠2kg。
本实施例所述机车闸瓦由上述摩擦材料制得，所述机车闸瓦的制备方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的各原料混合，得到混合料；
(2)将所述混合料置于模具中，并于5mpa、120℃下进行常规压制10s，得到毛坯料；
(3)将所述毛坯于200℃下进行加热固化处理24h，制得所需机车闸瓦。
实施例4
本实施例所述的摩擦材料，包括如下重量份数的原料：
酚醛树脂25kg、钢棉纤维35kg、玻璃纤维15kg、矿物纤维12kg、高密度聚乙烯5kg、低密度聚乙烯5kg、麦饭石4kg、膨润土2kg、水泥2kg、纤维素醚4kg、硅晶石粉3kg、粉煤灰漂珠2kg、2-巯基苯并噻唑0.2kg。
本实施例所述机车闸瓦由上述摩擦材料制得，所述机车闸瓦的制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例所述的摩擦材料，包括如下重量份数的原料：
酚醛树脂25kg、钢棉纤维35kg、玻璃纤维15kg、矿物纤维12kg、高密度聚乙烯5kg、低密度聚乙烯5kg、麦饭石4kg、膨润土2kg、水泥2kg、纤维素醚4kg、硅晶石粉3kg、粉煤灰漂珠2kg、苯并三氮唑1kg。
本实施例所述机车闸瓦由上述摩擦材料制得，所述机车闸瓦的制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例所述的摩擦材料，包括如下重量份数的原料：
酚醛树脂25kg、钢棉纤维35kg、玻璃纤维15kg、矿物纤维12kg、高密度聚乙烯5kg、低密度聚乙烯5kg、麦饭石4kg、膨润土2kg、水泥2kg、纤维素醚4kg、硅晶石粉3kg、2-巯基苯并噻唑0.3kg、苯并三氮唑0.3kg。
本实施例所述机车闸瓦由上述摩擦材料制得，所述机车闸瓦的制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例制备所述机车闸瓦的方法以及制备所述摩擦材料的原料组成同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(1)中，还包括将所述钢棉纤维置于离子液体中于常温下进行浸渍改性的步骤，所述浸渍以将所述纤维全部浸没为宜，浸渍时间10min，并将所述纤维材料干燥。所述离子液体为具有如下所示的结构的离子液体：
实施例8
本实施例制备所述机车闸瓦的方法以及制备所述摩擦材料的原料组成同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(1)中，还包括将所述玻璃纤维置于离子液体中于常温下进行浸渍改性的步骤，所述浸渍以将所述纤维全部浸没为宜，浸渍时间10min，并将所述纤维材料干燥。所述离子液体与实施例7中离子液体相同。
实施例9
本实施例制备所述机车闸瓦的方法以及制备所述摩擦材料的原料组成同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(1)中，还包括将所述矿物纤维置于离子液体中于常温下进行浸渍改性的步骤，所述浸渍以将所述纤维全部浸没为宜，浸渍时间10min，并将所述纤维材料干燥。所述离子液体与实施例7中离子液体相同。
实施例10
本实施例制备所述机车闸瓦的方法以及制备所述摩擦材料的原料组成同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(1)中，还包括分别将所述钢棉纤维、玻璃纤维、和矿物纤维置于离子液体中于常温下进行浸渍改性的步骤，所述浸渍以将所述纤维全部浸没为宜，浸渍时间10min，并将所述纤维材料干燥。所述离子液体与实施例7中离子液体相同。
实施例11
本实施例制备所述机车闸瓦的方法以及制备所述摩擦材料的原料组成同实施例10，其区别仅在于，所述步骤(2)中，还包括将所述毛坯料置于常压等离子设备中进行等离子处理的步骤，控制所述等离子处理步骤的条件为：放电功率1000w、背底真空50pa、温度60℃、处理时间2min。
实施例12
本实施例制备所述机车闸瓦的方法以及制备所述摩擦材料的原料组成同实施例11，其区别仅在于，所述方法是对制得的闸瓦进行等离子处理而并非毛坯料，所述等离子处理的条件同实施例11。
实验例
1、闸瓦性能测试
对上述实施例1-12中制得的机车闸瓦按照常规方法对其基本性能进行测试，记录于下表1。
表1机车闸瓦的基本性能测试结果
可见，本发明方法制得的机车闸瓦其基本性能完全能满足机车用闸瓦的性能需求。
2、高温摩擦系数测定
对上述实施例1-12制得的机车闸瓦进行升温测试，以测试其在相应温度下的摩擦系数μ，测试结果记录于下表2。
表1高温摩擦系数测定
从上表数据可知，本发明所述闸瓦在高温下依然具有较高的摩擦系数，并且摩擦系数随温度变化较小，其高温摩擦性能稳定。
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。