贵州大方纤维状坡缕石对汽车摩擦材料性能影响的基础研究

摘要

汽车摩擦材料是汽车传动和制动系统的关键部件，对汽车行使的安全起着重要的作用。随着汽车向高速、重载、环保方向发展，传统的石棉增强摩擦材料由于被确认属于致癌物质及其自身高温热衰退的缺点已经越来越不适应现代汽车摩擦材料的要求。因此，开展石棉代用纤维的研究成为汽车摩擦材料中一个重要研究方向。贵州大方纤维状坡缕石具有比表面积大，吸附性能强、密度较低、耐热性能好以及自身多孔疏松等特点使其具有非常广泛的用途，但是作为汽车摩擦材料的增强组分却少有研究。 本文选择贵州大方纤维状坡缕石与树脂粘接剂制备二元摩擦材料，研究贵州大方纤维状坡缕石对摩擦材料性能的影响，以期扩大坡缕石的应用领域。首先，优化了二元摩擦材料的生产工艺，确定了压制压力为6.5Mpa为综合性能较优的工艺参数。其次，研究了不同坡缕石含量、目数对摩擦材料性能的影响，结果表明：①以坡缕石和丁腈改性酚醛树脂组成摩擦材料，其摩擦系数平均值40目坡缕石最高，60目次之；20目坡缕石、40目坡缕石含量为81％、60目坡缕石含量为87％时表现出一定的高温(350℃)抗热衰退性。②摩擦材料坡缕石的含量增大，平均磨损率增大，磨损率随温度的升高而升高。40目坡缕石的平均磨损率较大，20目、60目坡缕石的平均磨损率相对较小。③随着坡缕石含量的增大，平均摩擦系数增大。当坡缕石的含量较高(87％)时，含60目坡缕石摩擦材料的摩擦系数波动相对较小；当坡缕石含量较低(81％)时，含20目坡缕石摩擦材料表现出较小的摩擦系数波动。④坡缕石对摩擦材料冲击强度的影响，随着坡缕石目数的增大，冲击强度逐渐下降；随着坡缕石含量的增加，冲击强度先增大后减小。再次，将坡缕石分别加热200℃、500℃、800℃各1小时使其脱失吸附水和沸石水、结晶水、结构水，通过性能测试表明：坡缕石脱失水后，摩擦材料的摩擦系数随着摩擦温度升高而逐渐下降，与未脱失水的坡缕石摩擦材料的变化规律一致。经加热200℃仅脱失吸附水和沸石水的坡缕石Ⅰ与未脱失水坡缕石并没有表现明显的对摩擦系数影响的差异。随着坡缕石脱失水的程度提高，各测试温度下的摩擦系数增大，特别是经过500℃、800℃处理分别脱失结晶水和结构水的坡缕石Ⅱ、坡缕石Ⅲ表现尤为明显。说明结晶水的脱失是导致含坡缕石摩擦材料具有良好的高温摩擦系数(350℃)的重要原因。另外，通过摩擦材料磨损和冲击实验结果表明，坡缕石脱失水的数量越多，磨损率就越高，冲击强度越小。这主要是与坡缕石脱水后纤维强度变弱有关。最后，分别用坡缕石、石棉、海泡石、硅灰石与树脂组成二元摩擦材料，通过性能测试表明，在四种天然矿物增强纤维中，坡缕石表现出良好的高温抗热衰退性，而其它纤维则出现了明显的热衰退。综合比较其它增强纤维，虽然坡缕石摩擦材料表现出了较好的高温抗热衰退性，但由于坡缕石纤维的强度较弱，坡缕石摩擦材料的抗冲击强度较低，磨损率较大，在中温段表现出较低的摩擦系数，决定了坡缕石纤维不能作为单一纤维用在摩擦材料中，必须与其它纤维混杂来制备摩擦材料，如何利用纤维之间的协同作用机制，选择与之相配的增强纤维，制备性能优异的摩擦材料，是下一步需要解决的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1.汽车摩擦材料的发展概况

1.1.1.国内外汽车摩擦材料的发展历史与现状

1.1.2.矿物增强材料在汽车摩擦材料的研究与应用

1.2.坡缕石的性能及应用概述

1.2.1.坡缕石矿资源简介及其应用

1.2.2.贵州大方纤维状坡缕石的物化性能

1.3.本课题研究的内容、目的和意义

第2章摩擦材料的制备工艺及测试方法

2.1.纤维状坡缕石制备工艺

2.1.1.原料

2.1.2.主要加工设备

2.1.3.制备工艺

2.1.4.坡缕石成分检验

2.2.纤维状坡缕石摩擦材料制备工艺的确定

2.2.1.原料

2.2.2.主要设备仪器

2.2.3.制备工艺

2.3.摩擦材料性能测试方法

2.3.1.摩擦磨损性能

2.3.2.力学性能

第3章压制压力对摩擦材料性能的影响

3.1.试验设计

3.2.试验结果分析

3.2.1.摩擦磨损实验

3.2.2.冲击强度实验

第4章不同坡缕石含量、目数对摩擦材料性能的影响

4.1.试验设计

4.2.坡缕石目数对摩擦材料性能的影响

4.2.1.摩擦磨损性能

4.2.2.冲击强度性能

4.3.坡缕石含量对摩擦材料的摩擦性能的影响

4.3.1.摩擦磨损性能

4.3.2.冲击强度性能

第5章坡缕石脱水对摩擦材料性能的影响

5.1.脱水坡缕石制备

5.2.脱水坡缕石的形貌特征

5.3.实验设计

5.4.吸附水和沸石水脱失对摩擦材料性能的影响

5.5.结晶水脱失对摩擦材料性能的影响

5.6.结构水脱失对摩擦材料性能的影响

第6章坡缕石与石棉、海泡石、硅灰石对摩擦材料性能影响的比较研究

6.1.实验设计

6.2.坡缕石与石棉、海泡石、硅灰石对摩擦材料摩擦磨损性能影响的比较研究

6.3.坡缕石与石棉、海泡石、硅灰石对摩擦材料冲击强度的影响

第7章结论及展望

参考文献

致谢

附录