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《纖維增強樹脂基摩擦材料性能及其摩擦學研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、山東大學博士學位論文摘要近年來，隨著交通運輸業(yè)的高速發(fā)展，對摩擦材料也提出了越來越高的要求，國內(nèi)外廣泛開展了無石棉摩擦材料的研究。主要應(yīng)用的摩擦材料類型有鑄鐵摩擦材料、有機合成摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和碳／碳復(fù)合摩擦材料。根據(jù)我國目前摩擦材料的應(yīng)用情況，本文主要從配方體系、工藝操作和摩擦磨損機制等方面，對纖維增強樹脂基摩擦材料進行了研究。通過測試摩擦材料的摩擦磨損性能和力學性能以及采用熱分析、紅外吸收光譜、透射電子顯微鏡、掃描電予顯微鏡和電子探針分析等測試手段研究了摩擦材料中樹脂基體、共混體系和增強纖維對材料性能的影響，分
2、析了摩擦材料在混料、熱壓成型中的物理化學變化和摩擦過程中的摩擦磨損機理。酚醛樹脂一直是生產(chǎn)摩擦材料的最基本的樹脂成分，但是純酚醛樹脂制成的摩擦材料，一般模量過高，強度、熱分解溫度過低。因此，對酚醛樹脂進行化學改性來提高其耐熱性。本文選用了硼改性酚醛樹脂(FB樹脂)、腰果殼油三聚氰胺改性酚醛樹脂(YSM樹脂)和開環(huán)聚合酚醛樹脂(BEN樹脂)。對比三種改性酚醛樹脂的耐熱性可知，F(xiàn)B樹脂的耐熱性最高，YSM樹脂次之，而BEN樹脂稍差。但從生產(chǎn)工藝方面考慮，YSM樹脂具有較高的成品率；BEN樹脂雖成品率較高，但固化時間比較長，使生產(chǎn)
3、率下降；FB樹脂成品率較低，且成型溫度較高。對比分別以FB樹脂、YSM樹脂和BEN樹脂為基體的摩擦材料的摩擦磨損性能可知，低溫時YSM樹脂基摩擦材料的摩擦系數(shù)最高，而高溫時BEN樹脂基摩擦材料的摩擦系數(shù)最高，F(xiàn)B樹脂基摩擦材料的摩擦系數(shù)在試驗溫度內(nèi)不發(fā)生熱衰退；在各個試驗溫度，BEN樹脂基摩擦材料的磨損率最高，高于25072時三種基體的摩擦材料的磨損率都急劇增大。綜合考慮三種改性酚醛樹脂基摩擦材料的耐熱性、工藝性和摩擦磨損特性，認為以YSM樹脂為基體的摩擦材料具有較好的綜合性能，能更好的滿足摩擦材料的使用要求。摘要由于樹脂基
4、體對摩擦材料的性能有較大的影響，且其價格在所用原材料中偏高，因而適當控制樹脂含量，有利于綜合控制材料的性能和價格比，認為摩擦材料中存在最低和最佳樹脂含量。通過吸水性試驗確定摩擦材料的最低樹脂含量為16％；研究了樹脂含量對摩擦材料的摩擦磨損性能和力學性能的影響規(guī)律，從而確定摩擦材料的最佳樹脂含量為22％。以適量柔軟的橡膠為“分散相”與剛性硬質(zhì)的樹脂“連續(xù)相”，進行共混改性，構(gòu)成所謂“高分子合金”，使之在保持耐熱性能的同時，改善基體韌性，是最常用也最有效的方法。通過比較丁腈橡膠、丁苯橡膠和丁吡橡膠與樹脂共混體系的耐熱性可知，各種
5、橡膠與樹脂共混后，都會稍微降低樹脂的耐熱性，其中丁苯橡膠對樹脂的耐熱性影響較大，而丁腈橡膠和丁吡橡膠的影響較小，此外丁腈橡膠還能緩解樹脂在400℃以后的快速分解。測試了分別以三種橡膠改性樹脂為基體的摩擦材料的沖擊性能和摩擦磨損性能，可知，以丁腈橡膠改性樹脂為基體的摩擦材料具有較高的沖擊強度和晟佳的摩擦磨損性能。橡膠對樹脂的增韌效果與兩組分的相容性、共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)、麩混比例等都有關(guān)系。通過研究摩擦材料的摩擦磨損性能與樹脂一橡膠共混體系含量的關(guān)系，可知，共混體系含量在20—25％之間時，所制得的摩擦材料具有良好摩擦磨損性能。分析
6、了摩擦材料的摩擦磨損性能和力學性能與樹脂一橡膠共混比例之間的關(guān)系，當共混比為2：1時，能夠有較好的增韌效果，使摩擦材料具有優(yōu)良的摩擦磨損性能和力學性能。出于石棉在高溫下變脆，失去增強作用以及對人體、環(huán)境有危害作用，各國開發(fā)出了一系列的代用纖維。本文主要選用了鋼纖維、炭纖維和芳綸漿粕作為增強材料。通過研究鋼纖維含量的變化對摩擦材料摩擦磨損性能和力學性能的影響可知，隨著鋼纖維含量的增加，摩擦系數(shù)先增加后減小，在鋼纖維為10～12％時有最大值；磨損率、沖擊強度和硬度基本上是隨著鋼纖維含量的增加而增大。炭纖維含量對其增強的摩擦材料的
7、摩擦磨損性能和力學性能有顯著影響。由于炭纖維II山東大學博士學位論文同時存在潤滑和抗犁切阻力的作用，含量低時減摩作用較大，含量高時抗犁切阻力的作用較大。因此炭纖維含量較低時(<6％)，隨炭纖維含量的增加其摩擦系數(shù)下降：當炭纖維含量較高時(>6％)，．摩擦系數(shù)隨炭纖維含量的增加而增大。隨炭紓維含量的增加，摩擦材料的磨損率和沖擊強度則是不斷增大。另外對炭纖維進行表面處理能提高與樹脂基體的粘結(jié)力，從而改善了摩擦材料的摩擦磨損性能。芳綸漿粕的含量對摩擦材料的摩擦磨損性能和力學性能也有較大影響。當漿粕含量較低時，隨其含量的增加，摩擦系
8、數(shù)增加，耐磨性明顯改善。當漿粕含量為3％時，摩擦材料具有較大的摩擦系數(shù)和適中的磨損率。但當漿粕含量高于3％時，摩擦系數(shù)反而隨其含量的增加，有所下降。另外芳綸漿粕含量的增加可大大提高材料的沖擊強度。在摩擦材料中采用炭纖維與鋼纖維混雜，芳綸漿粕與鋼纖維混雜的增強方式，能夠利用纖維之間的協(xié)同效應(yīng)
