[发明专利]摩擦调节剂组合物及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种摩擦调节剂组合物及其制备方法与应用。该摩擦调节剂组合物包括铝酸锌、氧化镁、硅酸铝、氟化钾铝和硫化锡。本发明还提供了上述摩擦调节剂组合物的制备方法以及包含上述摩擦调节剂组合物的轨道车辆基础制动材料产品中的性能调节剂。本发明提供的摩擦调节剂组合物不含有毒有害原料，在高温制动过程中耐热性好、具有吸收摩擦表面温度的能力，能够从整体上提升摩擦材料的热分解温度、稳定制动材料的摩擦系数、减弱摩擦系数衰退，降低摩擦副的磨损，提升摩擦副的使用寿命及可靠性，并对摩擦对偶件产生有效保护，降低制动材料对摩擦对偶件的有害热影响和异常磨耗，并能提升制动过程中的环保性和对人体的安全性。

技术领域

本发明涉及轨道车辆制动系统技术领域，尤其涉及一种摩擦调节剂组合物及其制备方法与应用。

背景技术

在轨道车辆的制动系统中，最终起作用的主要是基础制动的闸瓦或闸片，通过闸瓦或闸片与摩擦对偶摩擦来产生制动力，从而起到降低速度及制动的目的。现有载运工具用闸瓦及闸片从本质上讲是多元复合材料，通常采用酚醛树脂和橡胶为粘合剂，以金属或者无机纤维为增强材料，以石墨和金属粉末为基础摩擦润滑材料，然后以无机化合物、铜及金属硫化物、氧化物为摩擦性能调节剂，来保证闸瓦及闸片在制动过程中摩擦系数不衰退，保证制动的有效性。现有闸瓦及闸片由于摩擦性能调节剂的因素，在制动过程中对不可避免的产生对对偶件的异常磨耗及有害热影响，同时部分闸瓦及闸片在制动过程中产生有味有害气体，严重影响了载运工具的安全可靠性及舒适性和人体安全。

现有技术方案中主要以橡胶及树脂为粘合剂，各种纤维为增强材料，无机及金属粉末材料为摩擦性能调节剂或者填料，摩擦性能调节剂主要起到调节摩擦系数，改善摩擦界面结构，从而保护摩擦副。在制动能量高时，摩擦性能调节剂通过改善摩擦界面的形态、结构及热流分布状态来避免摩擦系数大幅度衰退及在制动过程中不产生异常磨耗及有害热影响，从而保护和提升摩擦副的使用寿命。当前的摩擦性能调节剂主要采用金属硫化物及铜的合金化合物，主要以二硫化钼、硫化锑以及硫化铁、硫化铜等为主。由于采用金属硫矿来生产，金属硫化物的纯度及杂质较多、在制动过程中硫化物分解及杂质氧化产生二氧化硫，尤其对于密闭空间运行的轨道车辆不利，严重影响载客的舒适感及身体健康。并且硫化锑是高毒性物质、在使用中容易造成接触者中毒或者对环境产生影响。硫化铁和硫化铜等大部分硫化物由于热分解温度较低，制动过程产生二氧化硫对制动过程中的环保性造成影响，此外，硫化铜等含铜化合物由于对于环境也有影响，在制动过程中制动粉末的铜元素通过雨水会在鱼类身体中集聚，影响鱼类生殖。因此基于环保性考虑，亟待开发无机复合的环保摩擦调节剂来代替上述摩擦性能调节剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种摩擦调节剂组合物及其制备方法与应用。该摩擦调节剂组合物在高温制动过程中耐热性好、能够吸收摩擦表面温度，降低摩擦系数衰退和摩擦磨损，具有高性能、环保等特点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种摩擦调节剂组合物，以摩擦调节剂组合物的总质量为100％计，所述组合物包括：5-11％铝酸锌、15-19％氧化镁、3-7％硅酸铝、18-22％氟化钾铝、45-55％硫化锡。

在上述摩擦调节剂组合物中，所述硫化锡一般选用具有层状结构的硫化锡。所述硫化锡的层数一般为3-6层。在层状硫化锡中，层内原子通过结合力强的化学键结合、层间原子通过结合力较弱的范德瓦耳斯力结合，随着硫化锡的层数增多，层间作用力降低，则硫化锡的热分解温度随之降低。本发明采用的多层结构的硫化锡分子的分解温度一般低于粘合剂酚醛树脂的分解温度，在温度达到酚醛树脂分解温度前，硫化锡分解可以带走热量，延长酚醛树脂的热工作时间、提高热稳定性；同时，硫化锡可以作为酚醛树脂的硫化剂使用，通过硫化作用使酚醛树脂形成较高稳定性的分子键，进一步提升酚醛树脂的耐热性。此外，层状硫化锡还具有润滑作用，能够降低摩擦副损耗、改善摩擦界面。