环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能研究

摘要

纯环氧树脂耐磨性较差,使得其在摩擦磨损领域的应用受到限制。本文采用纳米SiO2颗粒和玄武岩纤维增强环氧树脂,对其摩擦磨损性能进行了研究。 将溶胶凝胶法制备的纳米SiO2加入环氧树脂中,制备了纳米SiO2/环氧树脂复合材料,测试其力学性能和摩擦磨损性能,讨论了摩擦磨损机理。结果表明,纳米SiO2的加入,使复合材料的拉伸强度远高于环氧树脂的拉伸强度,复合材料的磨损率和摩擦系数,随着SiO2质量分数的增加而逐渐降低,当SiO2的质量分数达到约4％时,复合材料的耐磨性最好。复合材料的磨损机理以磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损为主。 采用玄武岩短纤维增强环氧树脂,研究了玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能以及摩擦磨损性能。结果表明,和纯树脂相比,复合材料的拉伸强度大幅度提高,但是拉伸延长率下降；摩擦系数降低,耐磨性能有较大的提高,偶联剂对玄武岩纤维的表面处理对复合材料的摩擦磨损性能有很大影响。 制备了连续玄武岩纤维/环氧树脂复合材料,测试了材料的抗弯强度和摩擦磨损性能。结果显示,与玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料相比,连续玄武岩纤维/环氧树脂复合材料有较低且稳定的摩擦系数。随着树脂含量的增加,复合材料的抗弯强度有了较大的改善。吸水性表明致密复合材料的树脂最低含量为25％。并且伴随着树脂含量的增加,摩擦系数稳步上升,磨损率增大,直至接近单纯环氧树脂的磨损率。树脂含量的变化引起了复合材料磨损机制的变化,连续玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的磨损机制主要是磨粒磨损。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

声明

第一章前言

1.1概述

1.2材料的摩擦磨损性能

1.2.1摩擦特性

1.2.2磨损性能

1.3聚合物基摩擦材料

1.3.1无机颗粒/聚合物基摩擦材料

1.3.2纤维/聚合物基摩擦材料

1.4环氧树脂基摩擦材料

1.4.1环氧树脂及其助剂

1.4.2增强体

1.4.3 填料

1.5课题研究内容

第二章纳米SiO2/环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能

2.1实验部分

2.1.1实验用原材料

2.1.2实验仪器与设备

2.1.3材料的制备

2.1.4性能测试

2.2结果与讨论

2.2.1二氧化硅的制备及表征

2.2.2固化反应分析

2.2.3复合材料的热重分析

2.2.3复合材料的拉伸性能

2.2.5复合材料的摩擦磨损性能

2.3小结

第三章玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能

3.1实验部分

3.1.1实验用原材料

3.1.2实验仪器与设备

3.1.3试样制备

3.1.4性能测试

3.2结果与讨论

3.2.1玄武岩纤维/环氧树脂的拉伸性能

3.2.2玄武岩短纤维/环氧树脂的断面形貌观察

3.2.3玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能

3.3小结

第四章连续玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能

4.1实验部分

4.1.1实验用原材料

4.1.2实验仪器及设备

4.1.3试样的制备

4.1.4性能测试及计算方法

4.2实验结果与讨论

4.2.1玄武岩纤维耐酸碱测试

4.2.2复合材料的抗弯强度测试

4.2.3复合材料的摩擦磨损性能

4.3小结

第五章结论

参考文献

论文发表与参加科研情况说明

致谢