六钛酸钾晶须及多维增强环保型刹车片的制备与表征

摘要

近些年，随着人们环保意识的增强，寻找一种材料能替代石棉纤维作为刹车片的增强材料成为当务之急，六钛酸钾晶须以其优异的力学性能和独特的化学性质，已经在复合增强材料、摩擦材料、触媒载体等诸多领域发挥很重要作用。尤其当六钛酸钾晶须的合成取得了较大的突破后，六钛酸钾晶须被认为是石棉纤维的最佳替代品。但大规模的工业生产主要以烧结法为主，有着能耗大，产品形貌不均匀等缺点。因此，改进生产工艺，以低能耗方法制备出高长径比的适合摩擦材料、性能优良的六钛酸钾晶须是人们研究领域的重要课题。本文以溶胶凝胶法与烧结法结合制备六钛酸钾晶须，以设计无铜少金属无石棉有机型绿色环保刹车片配方为两个研究方向，取得如下工作成果:
　　1.环氧丙烷作为胶凝剂的溶胶凝胶法合成六钛酸钾晶须的过程，以TiCl4和CH3COOK原料，可降低其煅烧温度，增加晶须长径比，结果表明以钾钛比为1∶3，煅烧温度为1000℃保温5h，合成的六钛酸钾晶须平均长度在4μ m，长径比约为12，晶体的结晶性好，形貌均匀。
　　2.六钛酸钾晶须与其它纤维协同增强配方设计，讨论不同钛酸钾晶须和芳纶的混杂对刹车片的力学性能和摩擦磨损性能的影响。利用金属硫化物和摩擦性能调节剂和热导率高的纤维可以部分或完全取代铜在摩擦材料中的作用。在钛酸钾晶须和芳纶比为1∶4加入刹车片配方中，定速摩擦试验机在100～350℃温度范围内，摩擦系数在0.33～0.43小范围内波动，磨损率平均值最低，台架试验结果表明，该配方的刹车片抗热衰退性和恢复性能良好。
　　3.多维复合增强NAO刹车片的制备和摩擦磨损性能研究，构体是由二维鳞片石墨为网络骨架，交叉、互连的钛酸钾晶须为连接补强体，零维空心微珠等填入其结构空隙，形成稳定的三维空间网络结构;增强了摩擦体系稳定性，赋予摩擦材料较高且较稳定的摩擦磨损性能。
　　以溶胶凝胶法和烧结法结合制备出的六钛酸钾晶须不仅大大降低了六钛酸钾的烧结温度，同时形貌均匀，分散性良好;以六钛酸钾晶须为增强材料制备出的刹车片，不仅提高了刹车片高温耐磨性能同时稳定了高温摩擦系数，避免了高温摩擦热衰退。提高了刹车片在制动过程中的安全性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 钛酸钾晶须的概况

1．1．1 钛酸钾晶须的发展历史和研究现状

1．1．2 钛酸钾的结构和性质

1．1．3 六钛酸钾的制备方法

1．2 六钛酸钾在摩擦材料中的应用

1．3 刹车片摩擦材料的研究现状

1．3．1 树脂基体研究现状

1．3．2 增强材料研究现状

1．3．3 填料的研究现状

1．4 摩擦材料发展趋势

1．4．1 摩擦材料配方的研发趋势

1．4．2 制动摩擦材料的研究和开发

1．5 本论文的立题意义及主要研究内容

第二章 六钛酸钾晶须的低能耗制备

2．1 引言

2．2 实验原料与设备

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验设备

2．3 样品制备

2．3．1 纳米锐钛矿型二氧化钛的制备

2．3．2 钛酸钾晶须的制备

2．4 性能测试与表征

2．5 结果与讨论

2．5．1 热重分析

2．5．2 钾钛比对钛酸钾晶须结构的影响

2．5．3 低温合成六钛酸钾的XRD、SEM、EDS分析

2．5．4 高温合成六钛酸钾XRD、SEM对比分析

2．5．5 保温时间对K2Ti6O13晶须的影响

本章小结

第三章 六钛酸钾晶须和芳纶混杂对刹车片性能的影响

3．1 实验部分

3．1．1 原料及基本配方

3．1．2 主要仪器和设备

3．1．3 模压成型工艺

3．1．4 热处理工艺

3．2 摩擦材料性能测试

3．2．1 力学性能

3．2．2 摩擦磨损性能

3．2．3 惯性台架试验

本章小结

第四章 无铜多维复合增强树脂基刹车片的研究

4．1 引言

4．2 实验原料与设备

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验设备

4．3 样品制备

4．4 性能测试与表征

4．5 结果与讨论

4．5．1 不同维度填料在树脂基体中形貌及分布状态

4．5．2 物理机械性能分析

4．5．3 定速摩擦测试

4．5．4 磨损表面形貌分析

本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况