改性酚醛树脂基复合摩擦材料的研制

摘要

高分子复合摩擦材料是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂及其它配合剂等主要成分组成。高分子粘结剂不仅起到粘结纤维和填料、有效传递载荷和使载荷均衡的作用，而且对材料的摩擦磨损性能、抗冲击性能、耐温性能都有很大影响，因此选择合适的基体是制备良好性能树脂基摩擦材料的前提。填料与摩擦材料的摩擦磨损性能、强度等密切相关，因而填料种类的选择及量的控制也是材料研制中的一个关键问题。
　　 本文以硼改性酚醛树脂（FB树脂）、丁腈橡胶改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶(NBR)共混改性作为基体，以碳纤维(CF)、钢纤维、碳粉（C粉）、氧化铝粉（A12O3粉）、石墨、碳化硅粉（SiC粉）、沉淀硫酸钡(BaSO4)为填料，填料经硅烷偶联剂KH550表面处理，用热模压成型方法制备了不同种类的改性酚醛树脂基复合摩擦材料。考察了复合摩擦材料的密度、硬度、压缩强度、冲击强度等物理和力学性能以及摩擦磨损性能，用体视显微镜对其摩擦磨损表面进行了观察，分析了树脂基体种类、树脂和橡胶比例对纤维增强复合摩擦材料性能的影响，并分析了模压压力、基体和碳粉配比对碳粉增强复合摩擦材料性能的影响。为开拓改性酚醛树脂基复合摩擦材料的应用提供了有效的理论基础。研究结果如下:
　　 (1)对以FB树脂、丁腈橡胶改性酚醛树脂、FB树脂与丁腈橡胶共混改性为基体的纤维增强复合摩擦材料研究表明:采用FB树脂与丁腈橡胶共混改性为基体的复合摩擦材料摩擦系数平稳，磨损量较小，具有最好的摩擦磨损性能;但压缩强度有待提高，可以通过调整基体中粉末丁腈橡胶的含量来实现。
　　 (2)对以树脂和橡胶质量比分别为2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1为基体的纤维增强复合摩擦材料研究表明:当树脂和橡胶质量比为5∶1和6∶1时，复合摩擦材料综合性能较好，前者的磨损量更低，后者具有更高更稳定的摩擦系数。
　　 (3)对模压成型压力分别为30MPa、35MPa、40MPa下成型碳粉增强复合摩擦材料的研究结果表明:30MPa模压压力下成型的复合摩擦材料具有最高的摩擦系数和较低的磨损量，综合性能较好，并且有利于成型工艺简单化。
　　 (4)研究碳粉增强复合摩擦材料基体和C粉配比，以及加入5％丁腈橡胶对其物理、力学和摩擦磨损性能的影响:分别添加20％树脂+70％C粉、20％树脂+5％丁腈橡胶+65％C粉、25％树脂+65％C粉、25％树脂+5％丁腈橡胶+60％C粉、30％树脂+60％C粉、30％树脂+5％丁腈橡胶+55％C粉，结果表明，20％树脂+5％丁腈橡胶+65％C粉制备的碳粉增强复合摩擦材料的摩擦磨损性能最好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 改性酚醛树脂基复合摩擦材料的研究进展

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 改性酚醛树脂基复合摩擦材料的组成

1．3．1 粘结剂

1．3．2 增强剂

1．3．3 摩擦性能调节剂

1．4 填料的表面处理

1．4．1 硅烷偶联剂的基本特征

1．4．2 硅烷偶联剂作用机理

1．5 模压成型工艺

1．5．1 压制前的准备

1．5．2 压制

1．5．3 模压制品常见弊病及其原因

1．6 树脂基摩擦材料的摩擦磨损

1．6．1 摩擦理论

1．6．2 磨损理论

1．7 本论文的研究目的及内容

1．7．1 纤维增强改性酚醛树脂基复合摩擦材料

1．7．2 碳粉增强改性酚醛树脂基复合摩擦材料

第二章 复合摩擦材料的制备及性能测试方法

2．1 实验原料与仪器设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器设备

2．2 复合摩擦材料制备工艺

2．2．1 填料表面处理

2．2．2 混料及模压料预热

2．2．3 模压成型

2．2．4 热处理

2．3 复合摩擦材料性能测试方法

2．3．1 物理、力学性能测试

2．3．2 摩擦磨损性能测试

2．3．3 表面微观结构分析

第三章 树脂基体种类对纤维增强复合摩擦材料性能的影响

3．1 树脂基体种类对复合摩擦材料物理、力学性能的影响

3．2 树脂基体种类对复合摩擦材料摩擦磨损性能的影响

3．2．1 摩擦系数及磨损量测试结果分析

3．2．2 磨损表面形貌及摩擦磨损机理分析

3．3 本章小结

第四章 树脂和橡胶比例对纤维增强复合摩擦材料性能的影响

4．1 树脂和橡胶比例对复合摩擦材料物理、力学性能的影响

4．2 树脂和橡胶比例对复合摩擦材料摩擦磨损性能的影响

4．2．1 摩擦系数及磨损量测试结果分析

4．2．2 磨损表面形貌及摩擦磨损机理分析

4．3 本章小结

第五章 模压压力对碳粉增强复合摩擦材料性能的影响

5．1 模压压力对碳粉增强复合摩擦材料物理、力学性能的影响

5．2 模压压力对碳粉增强复合摩擦材料摩擦磨损性能的影响

5．2．1 摩擦系数及磨损量测试结果分析

5．2．2 磨损表面形貌及摩擦磨损机理分析

5．3 本章小结

第六章 基体和碳粉配比对碳粉增强复合摩擦材料性能的影响

6．1 基体和碳粉配比对碳粉增强复合摩擦材料物理、力学性能的影响

6．2 基体和碳粉配比对碳粉增强复合摩擦材料摩擦磨损性能的影响

6．2．1 摩擦系数及磨损量测试结果分析

6．2．2 磨损表面形貌及摩擦磨损机理分析

6．3 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢