用闸瓦热解回收摩擦料制备的复合摩擦材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及摩擦材料技术领域，尤其涉及一种用闸瓦热解回收摩擦料制备的复合 摩擦材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 公路交通车辆、农用车辆、工矿机械等运用的闸瓦（刹车片)基本结构由钢背和高 分子复合摩擦材料组成，高分子摩擦材料的组分复杂，主要包括树脂基体、增强纤维、填料 等多达十几至二十多种，涉及聚合物(树脂、橡胶等）、金属(增强纤维、金属粉末填料等）、无 机稀土填料(耐磨填料等）。每年的废旧火车闸片(刹车片)高达15000片，除了其中的钢背作 为废钢能进行回收外，目前还没有对废弃摩擦材料进行回收再利用研究，主要原因有：（1) 摩擦材料的组分复杂，涉及聚合物(树脂、橡胶等）、金属(增强纤维、金属粉末填料等）、无机 矿物(耐磨填料等），使其分离与循环利用技术复杂；（2)使用后的树脂基体高温碳化，性 能下降；（3)回收成本问题。每年更换废弃的闸瓦数量巨大，主要作为工业固体垃圾深埋回 填，占用较大的土地资源，对环境危害很大。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种闸瓦热解回收摩擦材料制备的复合摩擦 材料及其制备方法，该复合摩擦材料具有摩擦系数稳定、热衰退小、热恢复性好、磨损率低、 承载能力强的等优点，可应用于制作多种摩擦部件，可提高废旧闸瓦摩擦材料的回收再利 用率。
[0004 ]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是： 一种用闸瓦热解回收摩擦料制备的复合摩擦材料，其组分由废闸瓦热解回收摩擦料、 基体粘接剂、增强纤维及填料组成，所述填料包括铁粉、石墨及硫酸钡，所述复合摩擦材料 中各组分的重量份数配比如下： 废闸瓦热解回收摩擦料:70~85份； 基体粘接剂:橡胶改性酚醛树脂8~10份； 增强纤维:钢纤维4份； 填料:铁粉〇~4份、石墨4~10份、硫酸钡2~4份； 所述废闸瓦为符合中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2403-2010的铁道货车用合成 闸瓦； 该复合摩擦材料是由以上组分经混合热压成型制成的。
[0005]本发明还提供上述用闸瓦热解回收摩擦料制备的复合摩擦材料的制备方法，步骤 如下： (一) 预处理废闸瓦热解回收摩擦料； (二) 将废闸瓦热解回收摩擦料、基体粘接剂、增强纤维及填料按比例混合均匀;混合后 的原料加入模具中，在15MPa压力、160°C温度下保压10分钟热压成型；开模排气6次后降温 脱模，完成复合摩擦材料的制备。
[0006] 优选的，所述废闸瓦热解回收摩擦料的预处理步骤如下： 将废闸瓦整体放在热解炉里热解，炉温设置为6001; _利用机械手夹持热解后的废闸瓦在撞击板上撞击，使钢背和摩擦材料分离； _将分离的摩擦材料在破碎机中破碎粉磨为各级粒度的粉末料，经震动筛分机筛分 备用。
[0007] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:通过将废闸瓦摩擦料与基体粘结剂、 增强纤维及填料的优化配比，并通过优化其合成工艺，得到热衰退小、热恢复性好、弯曲强 度高的复合摩擦材料，采用该复合摩擦材料制备的摩擦部件具有优异的摩擦磨损性能及良 好的抗弯强度和冲击韧性，达到良好的使用效果。本发明实现了最大限度地利用废闸瓦摩 擦料的目的，提高了废闸瓦摩擦料的回收利用率，简化了复合摩擦材料的制作工艺，降低了 生产成本，有利于环境保护，便于推广应用。
【附图说明】
[0008] 图1(a)是本发明中1号试样复合摩擦材料的摩擦磨损性能试验数据分析图； 图1(b)是本发明中2号试样复合摩擦材料的摩擦磨损性能试验数据分析图； 图2是废闸瓦热解回收摩擦料粉碎后的粒径分布图； 图3是废闸瓦热解回收摩擦料粉末的EDS能谱图； 图4是废闸瓦热解回收摩擦料粉末的XRD图谱； 图5是未使用的新闸瓦和反复制动使用后的闸瓦表面摩擦材料的红外光谱吸收曲线 图； 图6是废闸瓦热解回收摩擦料粉末的红外光谱吸收曲线； 图7是废闸瓦摩擦料热解前后获得的粉末回收料的热失重TGA曲线。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0010] -种用闸瓦热解回收摩擦料制备的复合摩擦材料，其组分由废闸瓦热解回收摩擦 料、基体粘接剂、增强纤维及填料组成，所述填料包括铁粉、石墨及硫酸钡，所述复合摩擦材 料中各组分的重量份数配比如下： 废闸瓦热解回收摩擦料:70~85份； 基体粘接剂:橡胶改性酚醛树脂8~10份； 增强纤维:钢纤维4份； 填料:铁粉〇~4份、石墨4~10份、硫酸钡2~4份； 所述废闸瓦为符合中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2403-2010的铁道货车用合成 闸瓦。
[0011] 上述用闸瓦热解回收摩擦料制备的复合摩擦材料的制备方法，步骤如下： (一)预处理废闸瓦热解回收摩擦料将废闸瓦整体放在热解炉里热解，，炉温设置 为600t;_:利用机械手夹持热解后的废闸瓦在撞击板上撞击，使钢背和摩擦材料分离;藝 将分离的摩擦材料在破碎机中破碎粉磨为各级粒度的粉末料，经震动筛分机筛分备用； (二)将废闸瓦热解回收摩擦料、基体粘接剂、增强纤维及填料按比例混合均匀;混合后 的原料加入模具中，在15MPa压力、160°C温度下保压10分钟热压成型；开模排气6次后降温 脱模，完成复合摩擦材料的制备。
[0012] 采用热裂解技术，将废旧闸瓦在缺氧或无氧环境下，经高温热解作用，破坏摩擦材 料中起粘结作用的树脂和橡胶的分子结构，摩擦材料极易破碎成粉末，从而实现钢背和摩 擦材料的分离，同时对裂解过程中产生的废气进行了催化降解回收。
[0013] 其中，粉末回收料的粒径分布在5~100 μL?，含量最大的粒径分布在66~83 μL?(170~ 230目），占23%，废闸瓦热解回收摩擦料粉碎后的粒径分布如图2所示；图3是废闸瓦热解回 收摩擦料粉末的EDS能谱图，其中Si、Ca、Ba、Mg、Α1表示了其组分中无机矿物错f凡土、硫酸钡 (重晶石）、钟长石粉(K2O · AI2O3 · 6Si〇2)、海泡石(Mg8(H2〇)4[Si60i6]2(OH)4 · 8H2O)的存在； Fe表示铁粉或钢纤维的存在；S表示组分中用于橡胶硫化的硫磺。因此，对废旧闸瓦进行分 离的粉末回收料中的无机组分仍然存在。
[0014]图4是废闸瓦热解回收摩擦料粉末的XRD图谱。热解回收对废旧闸瓦中BaS04(重晶 石)和Si02(钾长石(Κ20 · Al203 · 6Si02)、海泡石(Si02/Mg0约1.5)、复合矿物纤维)等无机相 没有影响。
[0015] 图5中a，b曲线分别是未使用的新闸瓦和反复制动使用后的闸瓦表面摩擦材料的 红外光谱吸收曲线，图6是废闸瓦热解回收摩擦料粉末的红外光谱吸收曲线。
[0016] 闸瓦在制动过程中的表面瞬时温度可高达500°01000 °