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《納米SiO2原位改性高性能纖維及其紙基摩擦材料性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼：１０７０８論文分類號：２２學(xué)號：１５０１０１ｍ＾ＡＡＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ碩士學(xué)位論文’ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ納米ＳｉＯ２原位改性高性能纖維及其紙基摩擦材料性能研究胡文靜指導(dǎo)教師姓名：陸趙情教授謝璠副教授學(xué)科名稱：輕工技術(shù)與工程論文提交日期：２０１８年３月論文答辯日期：２０１８年５月學(xué)位授予單位：陜西科技大學(xué)申請工學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目：納米SiO2原位改性高性能纖維及其紙基摩擦材料性能研究學(xué)科門類：工學(xué)一
2、級學(xué)科：輕工技術(shù)與工程培養(yǎng)單位：輕工科學(xué)與工程學(xué)院碩士生：胡文靜導(dǎo)師：陸趙情教授謝璠副教授2018年5月StudyonIn-SituModificationofHigh-performanceFiberwithNanosilicaandthePropertiesofItsPaper-basedFrictionMaterialsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEn
3、gineeringScienceByWenjingHuSupervisor:Prof.ZhaoqingLuandFanXieMay2018納米SiO2原位改性高性能纖維及其紙基摩擦材料性能研究摘要紙基摩擦材料因其摩擦系數(shù)穩(wěn)定、運行性能平穩(wěn)和材料壽命長等卓越的性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車自動變速器和濕式離合裝置中，引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。紙基摩擦材料通常采用濕法成型技術(shù)，由增強(qiáng)纖維、填料和摩擦性能調(diào)節(jié)劑等組分，經(jīng)樹脂浸漬加工而成。然而，紙基摩擦材料的摩擦磨損性能不佳，嚴(yán)重制約了其材料的應(yīng)用領(lǐng)域。其中，增強(qiáng)纖維（芳綸纖維和碳纖維）具有高強(qiáng)高模、耐化學(xué)腐蝕、熱穩(wěn)定
4、性好、耐磨性高等優(yōu)點，是紙基摩擦材料的新型高性能增強(qiáng)纖維，對其摩擦學(xué)性能具有重要的影響。但纖維表面光潔圓滑，缺乏活性反應(yīng)基團(tuán)，與樹脂基體粘結(jié)性差，存在較多界面缺陷，很大程度上影響了材料的摩擦學(xué)行為。因此，尋找一種改善纖維表面缺陷并提高界面性能的方法，是紙基摩擦材料領(lǐng)域亟待解決的問題。由于納米SiO2具有耐熱、抗磨性好、比表面積大、表面吸附作用強(qiáng)以及表面帶有羥基結(jié)構(gòu)等諸多優(yōu)異性能，可用于改性高分子化合物或纖維等。因此，本論文針對芳綸纖維和碳纖維的表面缺陷，通過溶膠凝膠法對纖維進(jìn)行納米SiO2原位改性，通過改善材料界面性能來提高紙基摩擦材料的摩擦磨損性能和力學(xué)性
5、能。首先通過溶膠凝膠法在芳綸纖維表面原位沉積納米SiO2粒子，然后利用響應(yīng)面法建立二次多項式回歸模型，對芳綸纖維表面沉積的納米SiO2的粒徑尺寸及分布進(jìn)行最佳工藝探究。結(jié)果表明，純水的影響最為顯著，TEOS的用量對納米SiO2粒徑影響顯著性最小，納米SiO2粒子最佳生長工藝配比為：乙醇276.42g，純水43.2g，氨水18.75g，TEOS為62.5g，各因素如乙醇、純水、氨水、TEOS之間的工藝配比為20:8:0.3:1（質(zhì)量比）。在該條件下得到的納米SiO2粒徑為298.4nm，此時粒徑較小，且纖維表面的納米SiO2生長良好，致密均勻。采用上述納米Si
6、O2的最佳生長工藝條件，通過在磷酸預(yù)處理的芳綸纖維表面原位沉積納米SiO2來改性芳綸纖維，分別對改性前后芳綸纖維的表觀形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、潤濕性能和耐熱性能，以及對紙基摩擦材料的摩擦磨損I性能和力學(xué)性能進(jìn)行表征和分析。結(jié)果表明，納米SiO2原位改性的芳綸纖維表面，以C-O-Si化學(xué)鍵的連接方式，原位生長出納米SiO2粒子層。納米SiO2改性后，纖維的潤濕性能得到改善，接觸角由88.2°降低至59.1°；芳綸o纖維的熱穩(wěn)定性有所增強(qiáng)，熱分解速率最大點對應(yīng)的溫度由529.5C提升至o543C，但纖維的初始熱降解溫度有所下降。改性后紙基摩擦材料的抗張強(qiáng)2度從40.5N
7、·m/g提升到44.4N·m/g，層間結(jié)合強(qiáng)度從602.9J/m提高到1077.52J/m，分別增加了9%和44%，其動摩擦系數(shù)穩(wěn)定性顯著提高，材料的磨損率降低了27%。因此，納米SiO2改性芳綸纖維可提高紙基摩擦材料的摩擦磨損性能。最后采用納米SiO2原位改性碳纖維，在多巴胺預(yù)處理的碳纖維表面原位沉積納米SiO2，對纖維結(jié)構(gòu)和紙基摩擦材料進(jìn)行微觀表征及性能研究。結(jié)果表明，碳纖維表面通過化學(xué)鍵的連接，沉積了一層致密的納米SiO2，改性后碳纖維的結(jié)晶度有所增大，晶粒尺寸也隨之增加，沿纖維軸排列更有序，纖維的取向度更高。改性后紙基摩擦材料的抗張強(qiáng)度從46.8N·
8、m/g增2加到55.6N·m/g，提高了19%，層間
