CN102003480B

CN102003480B - 风力发电机阻尼摩擦制动片及其制备方法

Info

Publication number: CN102003480B
Application number: CN2010105150774A
Authority: CN
Inventors: 徐南汉; 章春华; 谢海涛; 胡斌; 王光荣
Original assignee: Lin'an Hualong Friction Material Co Ltd
Current assignee: Hangzhou hanleke New Material Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN102003480A

Abstract

本发明涉及一种摩擦材料及其制备方法。所要解决的技术问题是提供的摩擦制动片应具有耐高低温、耐磨损、低噪音、以及摩擦制动力矩稳定、环保等特点。技术方案是：一种风力发电机阻尼摩擦制动片，包括铁基骨架以及粘接在铁基骨架上的摩擦材料层；其特征在于摩擦材料层中包括的成分及重量份是：纳米SiO₂/硼改性酚醛树脂8～12份；粉末氢化丁腈橡胶2～4份；KEVLAR纤维10～15份；碳纤维4～8份；沉淀硫酸钡14～18份，腰果壳油摩擦粉3～5份；金属硫化物5～8份；紫铜纤维3～5份；氟化钙晶须15～22份；钛酸钾2～4份；硬脂酸锌0.5份。所述KEVLAR纤维直径12μm，长度1～3mm。所述金属纤维为紫铜纤维，直径0.10～0.20mm长度4～6mm。所述碳纤维长度3～20mm。所述金属硫化物为CB300复合物，是硫化亚铜与黄铁矿粉的复合物。

Description

风力发电机阻尼摩擦制动片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种摩擦材料及其制备方法，尤其是碳基材料风力发电机阻尼摩擦制动片及其制备方法。

背景技术

世界经济的快速发展和激烈的竞争，引起能源问题和环境问题的日益突出，作为一种清洁的可再生能源，风力发电技术日趋受到世界各国的普遍重视。目前世界风电装机容量达到490万千瓦，而且还在以年均60％速度增长，反映了当今国际电力发展的一个新动向，我国有丰富的风能资源，又有国外成熟的技术可以借鉴，大规模开发风电的条件已具备，应该积极发展。我国采用10m高度的风速测算，陆地风能资源理论储量为3.26亿KW，可开发的风能资源储量为2.53亿KW，我国近海风能资源约为陆地的3倍，我国可开发风能资源约为10亿KW。虽与世界先进水平相比，我国风电发展有很大的差距，但近年来我国风电也得到了较快的发展，初步具备了规模开发和建设大型风力发电场的能力。

风电行业的快速发展带动了风力发电机阻尼摩擦制动片应用需求的增长。作为风力发电机的核心部件，阻尼摩擦制动片被广泛运用于各种规格的风力发电机组中，是成型风力发电机组中不可或缺的一部分，关系着风力发电机的性能与安全。阻尼摩擦制动片通过与对偶件的摩擦使风力发电机保持均速运转，防止因风力突然增大引起风机运转超载，从而大大增强了自身的稳定性。在风力发电机检修时，阻尼摩擦制动片通过与对偶的紧密贴合将风力发电机叶片制动，从而保证风力发电机的安全性。

风力发电机对摩擦材料的要求很高，需要有稳定的摩擦、磨损性能和一定的耐高低温性，同时对被动盘的损伤小，能保证产品能在雨雪及-40℃的环境工况中保持稳定的性能；能保证产品寿命达能达到20年以上的工作周期，要有适中稳定的摩擦系数；材料还要求满足欧盟ROHS环保及相关限用物质指令的要求，不含石棉、铅、镉、汞、六价铬等影响人体健康的物质，目前国内风力发电机阻尼摩擦制动片这类产品全部依赖进口。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中存在的问题，提供一种风力发电机阻尼摩擦制动片，该摩擦制动片应具有耐高低温、耐磨损、低噪音、以及摩擦制动力矩稳定、环保等特点。

本发明的另一个目的是提供上述风力发电机阻尼摩擦制动片的制作方法，该方法应具有制造简便，成本较低的特点。

本发明提供了以下技术方案：

一种风力发电机阻尼摩擦制动片，包括铁基骨架以及粘接在铁基骨架上的摩擦材料层；其特征在于摩擦材料层中包括的成分及重量份是：纳米SiO2/硼改性酚醛树脂8～12份；粉末氢化丁腈橡胶2～4份；KEVLAR纤维10～15份；碳纤维4～8份；沉淀硫酸钡14～18份，腰果壳油摩擦粉3～5份；金属硫化物5～8份；紫铜纤维3～5份；氟化钙晶须15～22份；钛酸钾2～4份；硬脂酸锌0.5份。

所述KEVLAR纤维直径12um，长度1～3mm。

所述金属纤维为紫铜纤维，直径0.10～0.20mm长度4～6mm。

所述碳纤维长度3～20mm。

所述金属硫化物为CB300复合物，是硫化亚铜与黄铁矿粉的复合物。

所述各种原材料中，沉淀硫酸钡、金属硫化物、硬脂酸锌的粒度≤300目，粉末氢化丁腈橡胶≤200目。

上述气动离合器用摩擦制动片的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：

1)按配方称取摩擦材料层的各种原材料备用；

2)先将KEVLAR纤维与其它原材料全部投入高速混料机内，混拌4～5分钟，然后在把短切碳纤维投入高速混料机内，混拌时间为1～2分钟；

3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为160℃～170℃，热压时间为10～12分钟，热压压力为11～13MPa；

4)热固化：升温至150℃时保温1小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；然后在0.5小时内升温至180℃保温2小时；最后在1小时内升温至200℃保温2小时；

5)对固化后的风力发电机阻尼摩擦制动片进行磨削加工后即成。

阻尼摩擦制动片钢背表面进行静电喷塑防锈处理，并进行热固化处理。

本发明的有益效果是：该摩擦制动片具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定、环保等特点；经测试：在250℃时摩擦系数仍高于同类产品15％，而磨损率(10^-7cm³/N·m)则为同类产品52％；另外，所有原材料均可外购获得，不但符合环保要求，而且制造简便，成本较低，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是图1中的A-A向结构示意图。

图3是图1中的C-C向局部结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案作进一步说明。

如图所示，该风力发电机阻尼摩擦制动片，包括薄板状的铁基骨架1以及粘接在铁基骨架粘合面上的摩擦材料层2；其中摩擦材料层包括的成分及重量份是：纳米SiO2/硼改性酚醛树脂8～12份；粉末氢化丁腈橡胶2～4份；KEVLAR纤维(即碳化硅纤维)10～15份，纤维直径12um，长度1～3mm；碳纤维(纤维长度3mm～20mm)4～8份；沉淀硫酸钡14～18份，腰果壳油摩擦粉3～5份；金属硫化物5～8份；紫铜纤维3～5份；氟化钙晶须15～22份；钛酸钾2～4份；硬脂酸锌0.5份。

增强纤维是摩擦材料的重要组分，具有一定的强度和韧性，能够起到骨架作用，对材料的摩擦磨损性能有着重要影响。短切碳纤维强度高、高温性能好、耐磨损且具有一定的吸音功能，但变形能力差；而加入KEVLAR纤维后，能够大大提高摩擦材料的综合性能。

酚醛树脂(PF)具有良好的压缩强度、耐溶剂性及阻燃性能，常用作基体粘接剂。但普通PF因分子结构上的缺陷，具有硬度高、质脆、粘接力小、耐热性差等缺点；为此采用了纳米SiO2/硼共混改性酚醛树脂。这种双改性的酚醛树脂，同时提高了树脂的耐热性和韧性，并将快速、高效、节能、环保的微波加热技术应用于热固性酚醛树脂的合成中，改善酚醛树脂水浴加热生产中存在的合成时间长、效率低、耗能大等缺点。此外，改性后的酚醛树脂在高温下易形成蜂窝状结构的碳化绝热层，可阻止热量向材料内部扩散，起到保护内部结构的作用，使摩擦材料表现出良好的热稳定性，还能有效抑制高温热衰退的发生，稳定摩擦系数、降低制动躁音和磨损率，对制品的冲击强度也有明显的改善。本发明中的纳米SiO2/硼改性酚醛树脂购自美国瀚森化工公司(HexionSpecialty Chemicals，Inc.)。

所述金属纤维为紫铜纤维，金属硫化物为硫化亚铜(CB300复合物)。

作为推荐，所述各种原材料中，沉淀硫酸钡、金属硫化物、硬脂酸锌的粒度≤300目，粉末氢化丁腈橡胶≤200目。

本发明提供的风力发电机阻尼摩擦制动片，所述的铁基骨架粘合面优选为长方形，摩擦材料层制成类似形状粘接固定在铁基骨架粘合面上；摩擦材料层的厚度可根据需要确定。铁基骨架1左右两端的连接搭头上分别制有一用于螺栓穿越的固定孔1-1，以使该制动片固定在风力发电机的制动机构上。

所述摩擦材料层上开制有两条斜线槽2-2；该斜线槽可明显减小制动时的摩擦嘈声，并且有利于垃圾(制动时从摩擦材料层上刮离下来的粉尘)的排除。

为增强摩擦材料层2与铁基骨架1的粘接强度，本发明还在铁基骨架1的粘合面上设置若干个凹孔，摩擦材料层上形成若干与凹孔相适合的凸柱2-1。制作时，摩擦材料层通过粘接胶粘接固定在扇形铁基骨架粘合面的同时，所述凸柱2-1填充进入相对应的凹孔并且粘接固定。这样能够显著增强摩擦材料层2与铁基骨架1的粘接强度，大幅度提高制动片的质量。

本发明所涉原材料全部外购获得。

上述风力发电机阻尼摩擦制动片的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：

1)按配方称取各种原材料备用；

所述阻尼摩擦制动片铁基骨架的背面还进行静电喷塑防锈处理，并进行热固化(加热促进塑料固化)处理。

上述加工方法获得的摩擦制动片，经过了对比检测，获得数据如下：

表中数据可知：摩擦系数明显优于对比产品(国外同类产品)；而磨损率则显著小于对比产品(国外同类产品)。

实施例1：风力发电机阻尼摩擦制动片的摩擦材料层，所包括的成分及重量份是：纳米SiO2/硼改性酚醛树脂8份；粉末氢化丁腈橡胶2份；KEVLAR纤维(纤维直径12um，长度3mm)10份；碳纤维(纤维长度10mm)5份；沉淀硫酸钡18份，腰果壳油摩擦粉5份；金属硫化物8份；紫铜纤维3份；氟化钙晶须22份；钛酸钾3份；硬脂酸锌0.5份。

所述金属纤维为紫铜纤维(直径0.15mm，长度5mm)，金属硫化物为CB300复合物主要成分为(硫化亚铜与黄铁矿粉的复合物)。

制备方法如前所述。

实施例2：风力发电机阻尼摩擦制动片的摩擦材料层，所包括的成分及重量份是：纳米SiO2/硼改性酚醛树脂12份；粉末氢化丁腈橡胶4份；KEVLAR纤维(纤维直径12um，长度1mm)13份；碳纤维(纤维长度3mm)8份；沉淀硫酸钡16份，腰果壳油摩擦粉4份；金属硫化物5份；紫铜纤维5份；氟化钙晶须15份；钛酸钾2份；硬脂酸锌0.5份。

所述金属纤维为紫铜纤维(直径0.20mm，长度4mm)，金属硫化物为CB300复合物主要成分为(硫化亚铜与黄铁矿粉的复合物)。

制备方法如前所述。

实施例3：风力发电机阻尼摩擦制动片的摩擦材料层，所包括的成分及重量份是：纳米SiO2/硼改性酚醛树脂10份；粉末氢化丁腈橡胶3份；KEVLAR纤维(纤维直径12um，长度2mm)15份；碳纤维(纤维长度20mm)4份；沉淀硫酸钡14份，腰果壳油摩擦粉3份；金属硫化物7份；紫铜纤维4份；氟化钙晶须18份；钛酸钾2份；硬脂酸锌0.5份。

所述金属纤维为紫铜纤维(直径0.10mm，长度4mm)，金属硫化物为CB300复合物主要成分为(硫化亚铜与黄铁矿粉的复合物)。

制备方法如前所述。

Claims

1.一种风力发电机阻尼摩擦制动片，包括铁基骨架以及粘接在铁基骨架上的摩擦材料层；其特征在于摩擦材料层中包括的成分及重量份是：纳米SiO2/硼改性酚醛树脂8～12份；粉末氢化丁腈橡胶2～4份；KEVLAR纤维10～15份；碳纤维4～8份；沉淀硫酸钡14～18份，腰果壳油摩擦粉3～5份；金属硫化物5～8份；紫铜纤维3～5份；氟化钙晶须15～22份；钛酸钾2～4份；硬脂酸锌0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机阻尼摩擦制动片，其特征在于：所述KEVLAR纤维直径12um，长度1～3mm。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机阻尼摩擦制动片，其特征在于：所述紫铜纤维的直径0.10～0.20mm，长度4～6mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种风力发电机阻尼摩擦制动片，其特征在于：所述碳纤维长度3～20mm。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机阻尼摩擦制动片，其特征在于：所述金属硫化物是硫化亚铜与黄铁矿粉的复合物。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电机阻尼摩擦制动片，其特征在于：沉淀硫酸钡、金属硫化物、硬脂酸锌的粒度≤300目，粉末氢化丁腈橡胶≤200目。