[发明专利]一种高性能受电弓滑板的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能受电弓滑板的制备方法，属于受电弓滑板制备技术领域。其包括以下步骤：将聚丙烯腈或沥青经预氧化后得到预氧丝，将预氧丝研磨后得到预氧化前驱体，将预氧化前驱体分散后得到分散液，再将分散液同沥青焦、石油焦和沥青熔体经混捏后挤压成型，然后焙烧，制得高性能受电弓滑板。本发明制备得到的受电弓滑板其强度、韧性、耐热性、导电性、耐摩擦性得到很大提高，并且经预氧化出来的聚丙烯腈和沥青得到预氧前驱体，其与骨料和连接剂的热膨胀系数的匹配度高，很好的解决了受电弓滑板材料因异质相间匹配性差导致产生原生裂纹，从而延长了受电弓滑板的使用寿命。

技术领域

本发明涉及受电弓滑板制备技术领域，具体涉及一种高性能受电弓滑板的制备方法。

背景技术

受电弓滑板作为高速列车获取能量的关键集电元件，其良好的服役性能是保障列车安全、可靠运行的根本。滑板质量的优劣对机车受流状况有重要的影响，受电弓滑板直接与接触导线接触，在静止或滑动状态下从接触网获取电能为机车供电，长期暴露在自然环境下工作，且在运行过程中由于离线等原因不断受到电弧烧蚀、机械磨损，因此，对于受电弓滑板的材料性能有着十分苛刻的要求。

现有的受电弓滑板材料常因自身材料的缺陷难以承受在长时间、高速度、大电流的情况下工作的需求。传统的浸金属滑板、金属基滑板和碳基金属纤维滑板均因难以兼顾上述条件产生各种缺陷。此外，随着高铁运行速度的不断提升，对于滑板材料的性能提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能高性能受电弓滑板的制备方法，以解决现有受电弓滑板因自身材料的缺陷难以承受在长时间、高速度、大电流的情况下工作的需求的问题，提供一种高强度、高韧性、耐高温、耐磨性、高导电性的高性能受电弓滑板的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高性能受电弓滑板的制备方法，其包括以下步骤：将聚丙烯腈沥青经预氧化后得到预氧丝，将预氧丝研磨后得到预氧化前驱体，将预氧化前驱体分散后得到分散液，再将分散液同沥青焦、石油焦和沥青熔体经混捏后挤压成型，然后焙烧，制得高性能收受电弓滑板。

本发明的受电弓滑板是将聚丙烯腈或沥青经预氧化后研磨得到预氧化前驱体，将预氧化前驱体经分散后与沥青焦、石油焦和沥青熔体通过混捏，挤压成型、焙烧后制得。

本发明中采用沥青焦和石油焦作为骨料，其中石油焦的作用是让受电弓滑板更容易石墨化，加入后能提高受电弓滑板的导电性和润滑性，但是其机械性能和摩擦性能不好、强度不高。而沥青焦的特点和石油焦相反，采用沥青焦和石油焦混合使用，互相弥补其自身的不足，同时起到提高受电弓滑板的导电性、润湿性、机械强度和抗摩擦性能的效果。

在本发明中以预氧前驱体为增强相，以粘结剂沥青熔体作为连续相，解决受电弓滑板材料中各相质间匹配性差导致产生原生裂纹。该预氧前驱体是将聚丙烯腈或沥青经退丝去捻、上油和预氧化处理后，预氧化前驱体内部形成纤维骨架结构，在其表面还含有含氧和含硫的活性基团，这些活性基团在焙烧时能与碳发生反应变成气体并在形成多个小孔，而此时预氧前驱体上官能团的其他部分则与碳基体进行键合，使得预氧前驱体和碳基体骨架更好的结合在一起，这样能很好减缓了原生裂纹的产生，延长了受电弓滑板的使用寿命。此外，形成的小孔为后续树脂浸渍提供更多的空间，进而提高了树脂浸渍的浸渍率。

此外，预氧化前驱体的骨料结构与沥青分子和骨料的有序排列结构类似，能更好地与沥青分子和骨料发生物理吸附和化学键合，在高温碳化过程中，预氧前驱体、沥青相和骨料相很好的融并，提高了受电弓滑板内部结构的整体性。并且，预氧前驱体和沥青属于同源，所以预氧前驱体的热膨胀系数和沥青的热膨胀系数匹配度高，在遇到高温时，沥青中的小分子就会变成气体挥发掉，此时沥青会发生塌缩形成空隙，而沥青周围的预氧前驱体可以很好的支撑沥青和骨料，避免其因沥青受热塌缩产生空隙，从而减少了原生裂纹的产生，延长了受电弓滑板的使用寿命。