一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方及其制作方法，材料配方由以下組分組成：丁腈改性酚醛樹脂，丁腈橡膠，玻璃纖維，F(xiàn)KF纖維，海泡石纖維，芳綸纖維，石墨，硅灰石，長石粉，沸石，摩擦粉份，硫酸鋇，納米鐵磁性顆粒，硅烷偶聯(lián)劑，脫模劑。制作方法包括粉碎、混料、熱壓成型、充磁和熱處理等。有益效果是：納米鐵磁性閘瓦表現(xiàn)出穩(wěn)定的摩擦學(xué)性能和良好的耐熱性，較好的適應(yīng)了高速、重載等極端制動(dòng)工況。納米鐵磁性顆粒提高了閘瓦的耐熱性和韌性，并使磁化后的閘瓦具有較高的剩磁，為制動(dòng)摩擦過程的磁場(chǎng)控制提供了最基本的物質(zhì)條件。納米鐵磁性閘瓦經(jīng)充磁后能長期保持磁性，制動(dòng)過程不需要外加磁場(chǎng)也能影響并調(diào)節(jié)摩擦行為。
【專利說明】一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方及其制作方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種提升機(jī)閘瓦材料配方，具體涉及一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦 配方及其制作方法。 【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種礦山機(jī)械裝備的功率、速度和載荷均不斷提高，高速、 重載的工作條件使得機(jī)械裝備的制動(dòng)工況越來越惡劣，從而對(duì)礦用摩擦材料的摩擦學(xué)性能 提出了更高的技術(shù)要求。
[0003] 傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)閘瓦一般采用石棉摩擦材料和無石棉有機(jī)摩擦材料，由于石棉 摩擦材料導(dǎo)熱性差、摩擦系數(shù)不穩(wěn)定、制動(dòng)噪聲大、強(qiáng)致癌性等缺點(diǎn)，其逐漸被淘汰。目前 對(duì)于大多數(shù)無石棉摩擦材料來說，在高速、重載等極端制動(dòng)工況下，其摩擦性能常表現(xiàn)不穩(wěn) 定，經(jīng)常發(fā)生制動(dòng)摩擦失效，容易釀成安全事故，給社會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0004] 現(xiàn)有礦井提升機(jī)閘瓦工作環(huán)境中存在大功率電器設(shè)備，使其不可避免承受一定強(qiáng) 度電磁場(chǎng)的影響，而相關(guān)資料已表明磁場(chǎng)也是摩擦學(xué)行為的重要影響因素之一，因此應(yīng)該 重視磁場(chǎng)對(duì)閘瓦摩擦磨損性能的影響。此外，由于磁場(chǎng)具有良好的可控性，若能充分利用磁 場(chǎng)對(duì)制動(dòng)摩擦行為的積極影響，并將其應(yīng)用于對(duì)制動(dòng)摩擦過程的主動(dòng)控制，則可顯著提高 摩擦制動(dòng)器的制動(dòng)效能與可靠性，但由于現(xiàn)有閘瓦材料均為非金屬、非鐵磁性材料，使得對(duì) 制動(dòng)摩擦過程的磁場(chǎng)控制還不具備最基本的物質(zhì)條件和技術(shù)基礎(chǔ)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方 及其制作方法，該閘瓦材料耐熱性好、摩擦磨損性能穩(wěn)定，能較好適應(yīng)礦井提升機(jī)高速、重 載等極端制動(dòng)工況，并具有新的功能性--磁性，可為將來發(fā)展磁場(chǎng)控制的摩擦制動(dòng)技術(shù) 奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦 配方，材料配方由以下重量份的組分組成： 丁腈改性酚醛樹脂8-15份， 丁腈橡膠3-5份， 玻璃纖維10-17份， FKF纖維7-15份， 海泡石纖維8-15份， 芳綸纖維3-8份， 石墨2-4份， 硅灰石6-12份， 長石粉8-15份， 沸石5-10份， 摩擦粉2-6份， 硫酸鋇9-14份， 納米鐵磁性顆粒5-15份， 硅烷偶聯(lián)劑1-3份， 脫模劑1_3份； 其中納米鐵磁性顆粒為：碳包鎳鋅鐵氧體納米磁性顆粒、碳包鐵納米磁性顆粒和碳包 鎳納米磁性顆粒中的一種或是任意組合。
[0007] -種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦的制作方法，包括以下步驟： A. 將所有原材料材料在烘干箱中，在溫度30°C干燥處理6小時(shí)； B. 將纖維材料制成短纖維； C. 將塊狀物料經(jīng)過粉碎機(jī)處理，粉碎成細(xì)粉碎； D. 將物料投入到混料機(jī)中進(jìn)行高速混合20-30min ; E. 將納米鐵磁性顆粒經(jīng)超聲波分散處理30-50min ; F. 將超聲波分散處理后的納米鐵磁性顆粒加入到粉狀材料中混合20-30min，采用開煉 機(jī)熔融共混； G. 將混料放入模壓機(jī)的模具內(nèi)，在溫度160°C?180°C條件下加壓18MPa?27MPa，經(jīng) 壓制、放氣、保壓，成型后脫模； H. 充磁：磁感應(yīng)強(qiáng)度為10000GS - 200000GS，充磁時(shí)間為20min-40min ; I. 再經(jīng)定型熱處理，在180°C?20(TC溫度下熱處理保溫6h，最后，去毛刺打光上漆、制 成成品。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：在配合外加磁場(chǎng)作用下，納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦表現(xiàn) 出穩(wěn)定的摩擦磨損性能和良好的耐熱性，較好的適應(yīng)了高速、重載等極端制動(dòng)工況。納米鐵 磁性顆粒對(duì)閘瓦進(jìn)行改性，提高了閘瓦的耐熱性、抗沖擊強(qiáng)度和韌性，減小了磨損率。磁化 后的納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦具有較高的剩磁，為制動(dòng)摩擦過程的磁場(chǎng)控制提供了最基 本的物質(zhì)條件。利用磁場(chǎng)的可控性和其對(duì)制動(dòng)摩擦行為的積極影響，將納米鐵磁性礦井提 升機(jī)閘瓦應(yīng)用于對(duì)制動(dòng)摩擦過程的主動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)摩擦制動(dòng)器的制動(dòng)效能與可靠性的顯 著提高。此外，納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦需事先充磁，可持續(xù)提供磁性，制動(dòng)過程不需要 外加磁場(chǎng)也能影響并調(diào)節(jié)摩擦行為，而在外磁場(chǎng)作用下這種積極效應(yīng)還能得到更進(jìn)一步的 增強(qiáng)。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明制備工藝流程圖。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二閘瓦樣品磁滯回線圖。 【具體實(shí)施方式】
[〇〇1〇] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011] 本納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方，材料配方由以下重量份的組分組成： 改性樹脂組分包括： 丁腈改性酚醛樹脂8-15份，丁腈橡膠3-5份； 復(fù)合纖維組分包括： 玻璃纖維10-17份， FKF纖維7-15份， 海泡石纖維8-15份， 芳綸纖維3-8份； 輔料組分包括： 石墨2-4份， 硅灰石6-12份， 長石粉8-15份， 沸石5-10份， 硫酸鋇9-14份； 礦物填料組分包括： 摩擦粉2-6份， 硅烷偶聯(lián)劑1-3份， 脫模劑1-3份； 納米鐵磁性顆粒5-15份， 其中納米鐵磁性顆粒為：碳包鎳鋅鐵氧體納米磁性顆粒、碳包鐵納米磁性顆粒和碳包 鎳納米磁性顆粒中的一種或是任意組合；碳包鎳鋅鐵氧體納米磁性顆粒為30nm-50nm、碳 包鐵納米磁性顆粒為25nm-55nm、碳包鎳納米磁性顆粒為30nm-60nm。
[0012] 實(shí)施例一 丁腈改性酚醛樹脂8份，丁腈橡膠3份；玻璃纖維10份，F(xiàn)KF纖維7份，海泡石纖維15 份，芳綸纖維3份；石墨2份，硅灰石6份，長石粉8份，沸石5份，硫酸鋇12份；摩擦粉2 份，碳包鐵納米磁性顆粒（25nm-55nm) 15份，硅烷偶聯(lián)劑2份，脫模劑2份。
[0013] 實(shí)施例二 丁腈改性酚醛樹脂12份，丁腈橡膠3份；玻璃纖維15份，F(xiàn)KF纖維8份，海泡石纖維 8份，芳綸纖維4份；石墨3份，硅灰石10份，長石粉8份，沸石6份，硫酸鋇9份；摩擦粉3 份，碳包鎳鋅鐵氧體納米磁性顆粒（30nm-50nm) 8份，娃燒偶聯(lián)劑1份，脫模劑2份。
[0014] 實(shí)施例三 丁腈改性酚醛樹脂15份，丁腈橡膠3份；玻璃纖維10份，F(xiàn)KF纖維13份，海泡石纖維 8份，芳綸纖維3份；石墨4份，硅灰石12份，長石粉8份，沸石5份，硫酸鋇9份；摩擦粉2 份，碳包鎳納米磁性顆粒（30nm-60nm) 5份，娃燒偶聯(lián)劑1份，脫模劑2份。
[0015] 如圖1所示：納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦的制作方法，將所有原材料材料在烘 干箱中，在溫度30°C干燥處理6小時(shí)；將纖維材料制成短纖維；將塊狀物料經(jīng)過粉碎機(jī)處 理，粉碎成細(xì)粉碎；將物料投入到混料機(jī)中進(jìn)行高速混合20-30min ;將納米鐵磁性顆粒經(jīng) 超聲波分散處理30-50min ;將超聲波分散處理后的納米鐵磁性顆粒加入到粉狀材料中混 合20-30min，采用開煉機(jī)熔融共混；將混料放入模壓機(jī)的模具內(nèi)，在溫度160°C?180°C條 件下加壓18MPa?27MPa，經(jīng)壓制、放氣，保壓成型后充磁，其中磁感應(yīng)強(qiáng)度為10000GS- 200000GS，充磁時(shí)間為20-40min ;再經(jīng)定型熱處理，在180°C?200°C溫度下熱處理保溫6h， 最后，去毛刺打光上漆、制成成品。
[〇〇16] 將三種實(shí)施例制備的納米鐵磁性閘瓦分別在摩擦標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行恒壓定速 試驗(yàn)，壓力為〇.98MPa，速度為16. 7m/s，分別在溫度為100°C、150°C、20(TC、25(rC以及從 250°C降到100°C五個(gè)溫度范圍下進(jìn)行摩擦試驗(yàn)測(cè)定摩擦系數(shù)和磨損率，并對(duì)其在室溫下的 沖擊強(qiáng)度、硬度進(jìn)行測(cè)試(試驗(yàn)盤材料為16Mn鋼板，表面粗糙度Ra值應(yīng)小于1. 6 μ m，其硬 度為150?160HB)。本發(fā)明參照國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T 3721-1999《礦井提升機(jī)盤形制動(dòng)器閘瓦》 的有關(guān)技術(shù)規(guī)范，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試摩擦系數(shù)、磨損率、室溫下的沖擊強(qiáng)度和硬度，結(jié)果如下表所 /_J、1 〇
[0017] 實(shí)施例一制備閘瓦摩擦性能測(cè)試表
【權(quán)利要求】
1. 一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方，其特征在于，材料配方由以下重量份的組分 組成： 丁腈改性酚醛樹脂8-15份， 丁腈橡膠3-5份， 玻璃纖維10-17份， FKF纖維7-15份， 海泡石纖維8-15份， 芳綸纖維3-8份， 石墨2-4份， 硅灰石6-12份， 長石粉8-15份， 沸石5-10份， 摩擦粉2-6份， 硫酸鋇9-14份， 納米鐵磁性顆粒5-15份， 硅烷偶聯(lián)劑1-3份， 脫模劑1_3份； 其中納米鐵磁性顆粒為：碳包鎳鋅鐵氧體納米磁性顆粒、碳包鐵納米磁性顆粒和碳包 鎳納米磁性顆粒中的一種或是任意組合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方，其特征在于，所述的 碳包鎳鋅鐵氧體納米磁性顆粒為30nm-50nm、碳包鐵納米磁性顆粒為25nm-55nm、碳包鎳納 米磁性顆粒為30nm_60nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦配方，其特征在于，所述的 材料配方由以下重量份的組分組成： 丁腈改性酚醛樹脂12份， 丁腈橡膠3份， 玻璃纖維15份， FKF纖維8份， 海泡石纖維8份， 芳綸纖維4份， 石墨3份， 硅灰石10份， 長石粉8份， 沸石6份， 摩擦粉3份， 硫酸鋇9份， 碳包鎳鋅鐵氧體納米磁性顆粒8份，硅烷偶聯(lián)劑1份， 脫模劑2份。
4. 制備如權(quán)利要求1所述的一種納米鐵磁性礦井提升機(jī)閘瓦的制作方法，其特征在 于，包括以下步驟： A. 將所有原材料材料在烘干箱中，在溫度30°C干燥處理6小時(shí)； B. 將纖維材料制成短纖維； C. 將塊狀物料經(jīng)過粉碎機(jī)處理，粉碎成細(xì)粉碎； D. 將物料投入到混料機(jī)中進(jìn)行高速混合20-30min ; E. 將納米鐵磁性顆粒經(jīng)超聲波分散處理30-50min ; F. 將超聲波分散處理后的納米鐵磁性顆粒加入到粉狀材料中混合20-30min，采用開煉 機(jī)熔融共混； G. 將混料放入模壓機(jī)的模具內(nèi)，在溫度160°C?180°C條件下加壓18MPa?27MPa，經(jīng) 壓制、放氣、保壓，成型后脫模； H. 充磁：磁感應(yīng)強(qiáng)度為10000GS - 200000GS，充磁時(shí)間為20min-40min ; I. 再經(jīng)定型熱處理，在180°C?20(TC溫度下熱處理保溫6h，最后，去毛刺打光上漆、制 成成品。
【文檔編號(hào)】B66D5/00GK104098042SQ201410183945
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】鮑久圣, 陰妍, 胡東陽, 劉金革, 劉同岡, 劉書進(jìn), 劉陽 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)盱眙礦山裝備與材料研發(fā)中心, 中國礦業(yè)大學(xué)