高速列车用合成闸片新型基体树脂作用机理研究

运行速度的不断提高及总体性能的稳定化是当今高速铁路的发展方向，然而目前我国高速列车制动用合成闸片完全依赖进口，其主要原因在于我国在高性能摩擦材料领域的基础研究薄弱。项目组在前期工作中从高分子基体的结构设计出发，在国内首次试制成功满足200km/h高速机车制动用合成闸片。本项目以此应用研究结果为基础，拟设计合成一种新型基体树脂，系统研究基体树脂在热作用下发生的化学结构、凝聚态结构、热机械性能等变化规律，及高分子基体与多种无机-有机填料间的相互作用机理，进而试制适用于高速重载的高性能合成闸片，探讨其制动机理。本项目的实施可从根本上改变我国高分子摩阻材料主要凭经验进行组分配伍的现状，不但具有重要的理论意义，而且理论研究结果可直接用于指导高性能摩擦材料的研制工作，对我国传统刹车片产业的技术更新和产品换代、提升产品技术含量及强化国际竞争力、保证我国高速铁路独立自主发展的空间等方面具有十分重要的意义。

本项目基于有机合成闸片开发中的实际问题，从高分子基体的结构设计出发，采用物理改性和化学改性方法制备了几种改性酚醛树脂基体，系统研究了橡胶改性剂的化学结构、含量、性能等对基体的动态力学性能、热性能和机械性能等的影响。进而以几种综合性能优异的改性酚醛树脂为基体，以混杂纤维为增强纤维，试制了适用于高速重载的高性能合成闸片，系统研究了制动条件下基体树脂发生的化学结构、凝聚态结构、热机械性能等变化规律，及高分子基体与多种无机-有机填料间的相互作用机理，探讨了有机合成闸片的制动机制。. 为加速理论研究成果的实际应用，项目组与多个有机合成闸片生产单位（大连机车车辆厂、邾州机车车辆厂、唐山机车车辆厂、南京浦镇车辆厂等）、铁道部下属产品监督检测单位、装备部、铁道科学院等建立了密切合作关系，随时了解掌握合成闸片产品需求的动态信息，为理论成果应用于实际打下了一定的基础。得到的主要结果有：. 1）与物理改性方法相比，化学改性方法可有效消除橡－塑间相容性较差的问题，是一种更为有效的摩擦材料基体树脂改性方法。. 2）与二元化学改性树脂相比，三元化学改性树脂中含有更多的可调整结构单元，这些结构单元在高速高剪切作用下可有效调整变形功和摩擦功，从而进一步提高了制动闸片的制动稳定性。. 3）以三元化学改性树脂为基体，混杂纤维为增强剂制备了适用于高速重载电力机车有机合成闸片。该闸片经北京铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站检测，各项性能满足欧洲相关标准的要求。. 以上研究结果发表论文7篇（3篇SCI收录，4篇EI收录），正在审稿中的SCI论文2篇，申请专利1件。综上，项目组全面完成了项目计划书中制定的所有研究内容，达到了预定的研究目标。