玄武岩纤维机织布增强摩擦材料力学性能研究

摘要

为了改善玄武岩纤维与环氧树脂的界面粘结效果，本文采用硅烷偶联剂KH-550对玄武岩纤维机织布进行表面改性处理，并分析了偶联剂对玄武岩纤维机织布拉伸性能的影响；玄武岩纤维力学性能优良、具有高温稳定性，TDE-86-＃环氧树脂的粘结强度高、耐热性好，故本文以玄武岩纤维机织布为增强体，TDE-86＃环氧树脂为基体，采用树脂传递模塑成型工艺制备了摩擦材料。使用Instron3369型万能材料试验机和Dynatup9250HV型材料冲击试验机测试其弯曲性能、冲击性能，分析铺层角度和树脂含量对其力学性能的影响；在MMW-1万能摩擦磨损试验机上测试其摩擦系数，讨论温度、铺层角度和树脂含量对材料的摩擦性能的影响。主要结论如下：
　　 0°方向铺放的玄武岩纤维承受绝大部分的载荷，±45°和90°方向的玄武岩纤维虽然只能承受较小的载荷，但是可以提高材料的韧性。树脂含量为19.2％时，摩擦材料的弯曲强度和弯曲弹性模量最大；铺层方式[+45°/-45°]s，树脂含量为19.2％的玄武岩纤维机织布增强摩擦材料的抗冲击性能最优良，采用类似的能量进行冲击试验时发生主要损伤需要的载荷和冲击能量最大，冲击过程中吸收的总能量最少，发生的损伤破坏最小。
　　 铺层方式主要影响摩擦材料表面犁沟和摩擦痕迹的扩展方向，对摩擦系数影响较小，铺层方式为[O°/90°]s的材料的摩擦系数略大于其它三种铺层方式的。当树脂含量为19.2％、，材料的摩擦系数较大且稳定，摩擦表面比较光滑、犁沟数量少。随着温度的升高，摩擦系数逐渐增大，但均在0.25-0.70的范围内，满足2类(微、轻型车鼓式制动器用)摩擦性能要求。
　　 试验结果表明玄武岩纤维机织布增强摩擦材料的摩擦系数比较高，摩擦性能稳定，且弯曲性能和冲击韧性优良，适宜用作汽车摩擦材料。本论文的研究为玄武岩纤维织物增强摩擦材料的开发提供了一定的理论依据，同时也有利于拓展玄武岩纤维及其织物的应用领域。