一种玻璃钢瓦背及其生产工艺

摘要

本发明提供了一种玻璃钢瓦背及其生产工艺，该玻璃钢瓦背由环氧树脂、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、金属粉末、增塑剂、固化剂、阻燃剂、增粘剂及填料制备而成，通过上述特定原料的合理配比，可将瓦背的拉伸强度由现有的370‑500MPa提升至550‑600MPa，从而有效避免瓦背弯折处的开裂，确保了瓦背在制动过程中的安全性；并且本发明的玻璃钢瓦背还具有优异的抗腐蚀和耐高温性能，使得在闸瓦的实际生产中可以取消瓦背的表面处理工序，不仅能够提高生产效率，还可拓宽闸瓦的适用环境、延长使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于铁路运输设备技术领域，具体涉及一种玻璃钢瓦背及其生产工艺。

背景技术

随着经济的飞速发展和国民生活水平的不断提高，铁路轨道交通逐渐发展成为我国的重要基础设施、国民经济的大动脉和人们出行的首选工具，特别是近年来城市轨道交通系统的引进及其国产化研制，使得我国的铁路事业有了飞跃式发展。

在城市轨道车辆的实际运营过程中，良好且稳定的制动系统是其安全运行的保证。由于目前城市轨道车辆运行速度的不断提高，大大增加了列车的制动负荷，从而也对列车的制动系统提出了更高的要求。闸瓦是城市轨道车辆制动系统的重要部件之一，在列车制动时闸瓦能够将巨大的动能通过摩擦转化为热能散发到空气中，因此这就要求闸瓦制动材料具有较高的机械强度、良好的耐热性和导热性、稳定的摩擦性能、较低的磨损以及对车轮的磨耗。

现有技术中普遍使用的闸瓦材料为高分子合成材料，所以称之为“合成闸瓦”，合成闸瓦主要由瓦背和摩擦体两部分组成，这二者通过热压的方式组合在一起。传统的瓦背材质为碳素结构钢，由于瓦背为冲压件一体成型，故而在其加工过程中瓦背折弯处可能会出现裂纹，因此降低了瓦背的强度。再者，由于雨雪天气的空气湿度大，容易产生放电烧蚀，而碳在400℃环境下便开始大量氧化，因此在雨雪天气下现有瓦背的寿命将大幅度降低。除此之外，传统钢结构瓦背经过表面处理后，在其使用过程中表面涂层容易出现磨损、甚至脱落的现象，导致闸瓦瓦背生锈，继而直接影响闸瓦的使用效果。

综上所述，为了减少瓦背折弯处的裂纹，增强瓦背强度，增加闸瓦在使用过程中的安全系数，同时提高瓦背的抗腐蚀性能，因而就迫切需要对闸瓦瓦背的材质进行改进，以保证瓦背结构设计及强度的情况下有效解决传统瓦背折弯裂纹以及使用过程中易生锈的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的闸瓦瓦背因采用碳素结构钢材质所存在的强度低、耐腐蚀性差的缺陷，进而提供一种强度高且耐腐蚀性好的玻璃钢瓦背及其生产工艺。

为此，本发明实现上述目的的技术方案为：

一种玻璃钢瓦背，由如下重量份的原料制成：

优选地，所述玻璃钢瓦背由如下重量份的原料制成：

更优选地，所述玻璃钢瓦背由如下重量份的原料制成：

或者，

或者，

优选地，所述玻璃纤维中的碱金属氧化物含量不超过0.5wt％。

优选地，所述金属粉末为铁粉和/或铜粉。

优选地，所述填料为炭黑或者炭黑与石英粉和/或碳硅石粉的混合物。

优选地，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种；

所述固化剂选自过氧化甲乙酮、2-乙基-4-甲基咪唑、聚酰胺650、T31环氧树脂固化剂、缩胺-105环氧树脂固化剂或KJP-1002环氧树脂固化剂中的一种或多种；

所述阻燃剂选自十溴二苯醚、四溴双酚A、氢氧化铝或微胶囊化红磷中的一种或多种；

所述增粘剂选自4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、月桂酸二乙醇酰胺、203树脂或RX-80树脂中的一种或多种。

一种生产上述玻璃钢瓦背的工艺，包括如下步骤：

(1)将碳纤维与玻璃纤维、玄武岩纤维混合后置于具有瓦背形状的模具中的下模具内，在所述下模具上盖合上模具；

(2)分别将金属粉末、增塑剂、固化剂、阻燃剂、增粘剂及填料投加至熔融的环氧树脂中形成浆料，再将所述浆料注入至所述模具内，在110-150℃下保温固化4-8min，脱模，得半成品；

(3)所述半成品经打磨、去毛刺处理后，即制得玻璃钢瓦背。

一种生产上述玻璃钢瓦背的工艺，包括如下步骤：

(1)将碳纤维与玻璃纤维、玄武岩纤维混合后浸过熔融的环氧树脂，冷却并压制成片状，即得预浸料，备用；

(2)分别将所述预浸料、金属粉末、增塑剂、固化剂、阻燃剂、增粘剂及填料加入至模具中，在3-7MPa、110-150℃下保温固化4-8min，脱模，得半成品；

(3)所述半成品经打磨、去毛刺处理后，即制得玻璃钢瓦背。

本发明的上述技术方案具有如下优点：

1、本发明提供的玻璃钢瓦背，由80-120重量份的环氧树脂、15-20重量份的碳纤维、10-20重量份的玻璃纤维、5-10重量份的玄武岩纤维、10-15重量份的金属粉末、6-10重量份的增塑剂、4-8重量份的固化剂、10-20重量份的阻燃剂、1-2重量份的增粘剂及30-40重量份的填料制备而成，通过上述特定原料的合理配比，可将瓦背的拉伸强度由现有的370-500MPa提升至550-600MPa，从而有效避免瓦背弯折处的开裂，确保了瓦背在制动过程中的安全性；并且本发明的玻璃钢瓦背还具有优异的抗腐蚀和耐高温性能，使得在闸瓦的实际生产中可以取消瓦背的表面处理工序，不仅能够提高生产效率，还可拓宽闸瓦的适用环境、延长使用寿命，使得本发明的玻璃钢瓦背即便在恶劣工况(如风吹日晒雨淋)条件下也具有比温和工况下的碳素结构钢瓦背更长的使用寿命。

2、本发明提供的玻璃钢瓦背，通过限定金属粉末为铁粉、铜粉和/或锡粉、填料中包含炭黑，以进一步增强瓦背的屈服强度，避免瓦背弯折处开裂现象的发生。

3、本发明提供的玻璃钢瓦背，通过选用玄武岩纤维、碱金属氧化物含量不超过0.5wt％的玻璃纤维，以进一步提高瓦背的耐高温性能，满足瓦背能够在-20～400℃温度范围内使用的要求。

4、本发明提供的玻璃钢瓦背的生产工艺，可以是RTM成型工艺，该工艺为闭模操作系统，具有污染小、耗材少、生产周期短的特点；另外还可以是模压成型工艺，该工艺容易实现机械化和自动化，适于大批量生产，且制品的表面光洁、尺寸精确、重复性好、价格低廉。除此之外不管采用上述哪种工艺，都无需冲压制件，也不需要对瓦背进行表面处理，从而有利于增强瓦背强度、提高生产效率，同时还能保证不同批次间瓦背性能和尺寸的稳定。

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。

在下述实施例中，1Kg代表1重量份。

实施例1

本实施例提供的玻璃钢瓦背的生产工艺，包括如下步骤：

(1)将碳纤维15Kg与无碱玻璃纤维20Kg、玄武岩纤维5Kg混合后置于具有瓦背形状的模具中的下模具内，在所述下模具上盖合上模具；

(2)分别将铁粉10Kg、邻苯二甲酸二辛酯10Kg、T31环氧树脂固化剂4Kg、十溴二苯醚10Kg、RX-80树脂2Kg、炭黑16Kg及石英粉20Kg投加至熔融的环氧树脂95Kg中形成浆料，再将所述浆料通过上模具的注胶口注入至所述模具内，在110℃下保温固化6min，脱模，得半成品；

(3)所述半成品经打磨、去毛刺处理后，即制得玻璃钢瓦背。

实施例2

本实施例提供的玻璃钢瓦背的生产工艺，包括如下步骤：

(1)将碳纤维20Kg与无碱玻璃纤维10Kg、玄武岩纤维10Kg混合后置于具有瓦背形状的模具中的下模具内，在所述下模具上盖合上模具；

(2)分别将铜粉12.5Kg、邻苯二甲酸二异癸酯6Kg、缩胺-105环氧树脂固化剂8Kg、四溴双酚A15Kg、4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷1Kg、炭黑20Kg及碳硅石粉20Kg投加至熔融的环氧树脂80Kg中形成浆料，再将所述浆料通过上模具的注胶口注入至所述模具内，在150℃下保温固化4min，脱模，得半成品；

(3)所述半成品经打磨、去毛刺处理后，即制得玻璃钢瓦背。

实施例3

本实施例提供的玻璃钢瓦背的生产工艺，包括如下步骤：

(1)将碳纤维17Kg与无碱玻璃纤维18Kg、玄武岩纤维6.5Kg混合后置于具有瓦背形状的模具中的下模具内，在所述下模具上盖合上模具；

(2)分别将铁粉8Kg、铜粉5Kg、邻苯二甲酸二丁酯9Kg、过氧化甲乙酮5.8Kg、微胶囊化红磷13Kg、203树脂1.4Kg、炭黑30Kg及石英粉8Kg投加至熔融的环氧树脂100Kg中形成浆料，再将所述浆料通过上模具的注胶口注入至所述模具内，在125℃下保温固化8min，脱模，得半成品；

(3)所述半成品经打磨、去毛刺处理后，即制得玻璃钢瓦背。

实施例4

本实施例提供的玻璃钢瓦背的生产工艺，包括如下步骤：

(1)将碳纤维16Kg与无碱玻璃纤维15Kg、玄武岩纤维7Kg混合后浸过熔融的环氧树脂88Kg，冷却并压制成片状，即得预浸料，备用；

(2)分别将所述预浸料、铁粉14Kg、邻苯二甲酸二丁酯8.5Kg、KJP-1002环氧树脂固化剂6Kg、氢氧化铝14.5Kg、月桂酸二乙醇酰胺1.5Kg及炭黑35Kg加入至模具中，在3MPa、150℃下保温固化6min，脱模，得半成品；

(3)所述半成品经打磨、去毛刺处理后，即制得玻璃钢瓦背。

实施例5

本实施例提供的玻璃钢瓦背的生产工艺，包括如下步骤：

(1)将碳纤维18Kg与无碱玻璃纤维16Kg、玄武岩纤维6Kg混合后浸过熔融的环氧树脂110Kg，冷却并压制成片状，即得预浸料，备用；

(2)分别将所述预浸料、铁粉12Kg、邻苯二甲酸二丁酯8Kg、2-乙基-4-甲基咪唑5Kg、氢氧化铝15Kg、203树脂1.3Kg、炭黑24Kg及石英粉10Kg加入至模具中，在7MPa、110℃下保温固化4min，脱模，得半成品；

(3)所述半成品经打磨、去毛刺处理后，即制得玻璃钢瓦背。

对比例1

本对比例提供的玻璃钢瓦背由如下重量份的原料制成：

本对比例中的玻璃钢瓦背的生产工艺步骤同实施例1。

对比例2

本对比例提供的玻璃钢瓦背由如下重量份的原料制成：

本对比例中的玻璃钢瓦背的生产工艺步骤同实施例1。

实验例

对本发明上述实施例1-5及对比例1-2制得的玻璃钢瓦背的物理性能进行了测试，结果如表1所示。

表1各瓦背的物理性能

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。