一种芳纶浆粕复合材料的制备及其性能研究

通过简单溶剂体系直接缩聚制备了一种芳纶浆粕,其比浓对数黏度为4.42～6.58 dL/g,芳纶浆粕的原纤沿轴向襞裂出许多分支,表面非常粗糙。对石棉、自制Kevlar浆粕、Twaron浆粕及自制的芳纶浆粕增强的酚醛树脂复合材料的热稳定性、力学性能及摩擦性能进行了研究。结果表明:芳纶浆粕在氮气中的热稳定性比空气中稍好且分解速率相对较慢,与Kevlar浆粕在氮气中和空气中的热失重规律一致,芳纶浆粕酚醛树脂复合材料的力学性能优异;与传统纺丝切割法制备的K、T增强的摩擦材料相比,利用简单溶剂体系直接缩聚方法制备的芳纶浆粕增强材料的摩擦系数略低,但高于石棉增强材料的摩擦系数;对比磨损率,自制Kevlar浆粕、Twaron浆粕及自制的芳纶浆粕增强材料均较低,且随着温度的升高,这3种芳纶浆粕增强材料磨损率均呈下降趋势,其磨损性能优于石棉增强的酚醛树脂复合材料,自制芳纶浆粕热稳定性,力学性能及摩擦性能优异,完全可以替代石棉作为增强材料。     

芳纶浆粕取代石棉摩擦材料的摩擦学性能

对本实验室直接缩聚法制备的芳纶浆粕以及传统的纺丝切割法制备的Kevlar浆粕和Twaron浆粕取代石棉在酚醛树脂基摩擦材料中的摩擦性能进行了研究.结果表明,3种芳纶浆粕增强的摩擦材料都具有优良的摩擦磨损性能,特别是随着温度升高,摩擦系数有较大提高的同时,磨损率明显下降,克服了石棉增强的摩擦材料在较高温度下磨损率较大的缺点.直接缩聚法制备的PPTA浆粕增强的摩擦材料摩擦性能与Kevlar浆粕和Twaron浆粕增强的相近,为芳纶浆粕增强摩擦材料的国产化奠定了基础.     

芳纶浆粕增强丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损性能

利用开炼机制备了丁腈橡胶(NBR)/芳纶浆粕(PPTA-pulp)复合材料。研究了在干摩擦和水润滑条件下,纤维含量、摩擦时间以及载荷对NBR/PPTA-pulp复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损机理。结果表明,芳纶浆粕的加入能够很好地改善复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,在相同条件下,当纤维质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳;在干摩擦条件下,随着摩擦时间延长,复合材料的摩擦系数下降,磨耗量增大;随着载荷增加,摩擦系数和磨耗量增大;水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨耗量较干摩擦大幅度降低且比较稳定,时间和载荷对其影响很小;干摩擦时,复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损;水润滑时,主要为轻微磨粒磨损。     

混杂纤维增强树脂基摩擦材料摩擦学性能研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体,芳纶/玻纤/钢/铜纤维混杂制备摩擦材料,在干摩擦条件下通过摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM)对摩擦材料的表面磨损形貌进行观察分析,研究不同混杂纤维成分对摩擦材料性能的影响。结果表明,滑动速率增大,材料的摩擦系数、磨损率均减小;实验载荷增大,材料的摩擦系数、磨损率呈现波动状态,未见明显变化趋势。摩擦过程中,含有四种混杂纤维的材料磨损形式为犁沟和塑性变形;未含有芳纶/玻纤混杂纤维的材料磨损形式主要为疲劳磨损;未含有钢/铜混杂纤维的材料磨损形式主要为黏着磨损。由此可见,添加混杂纤维可以有效提高材料的摩擦系数,降低磨损率,并且明显改善材料的摩擦学性能。     

腰果壳油改性酚醛树脂对有机摩擦材料性能的影响

采用干法热压成型工艺制备以腰果壳油改性酚醛树脂、纯酚醛树脂为黏结剂,芳纶纤维、矿物复合纤维、硅酸铝纤维等为增强材料的摩擦材料,对试样进行摩擦磨损性能、物理性能和机械性能测试。结果表明:在摩擦材料配方中引入适量的腰果壳油改性酚醛树脂有助于改善摩擦材料的摩擦磨损性能和耐热性能。当w(腰果壳油改性酚醛树脂)=17%时,摩擦材料的性能优异,分别为摩擦系数μ=0.43,磨损率约0.16×10-7 cm3/(N·m),冲击强度2.38J/cm2,硬度72.5HRC,密度2.11g/cm3,上述数值符合国家标准GB5763—2008的3类标准,表明该材料有望工业应用。     

混杂纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了研究多种只由非金属混合组成的增强纤维对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,以腰果壳油改性酚醛树脂(CNSL)为基体,按不同比例加入玻璃纤维、碳纤维和芳纶浆粕纤维,采用热压烧结技术制备摩擦材料.利用与高速钢配副的环块摩擦磨损试验机研究摩擦材料在不同制动工况下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜分析了材料的磨损形貌.结果...     

纳米颗粒增强摩擦材料摩擦学性能研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体,芳纶纤维、玻璃纤维为增强纤维,选用不同类型的纳米颗粒作为填料设计摩擦材料组分配比,并通过热压烧结制备摩擦材料。通过摩擦磨损试验机测试其在干摩擦条件下的摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM)对材料的磨损形貌进行观察分析,以研究不同类型的纳米颗粒对摩擦材料性能的影响。研究表明:在干摩擦条件下,经过纳米颗粒改性的摩擦材料摩擦系数、硬度比未改性的材料有不同程度的提高,同时磨损率有很大程度的降低;纳米颗粒改性的摩擦材料摩擦系数、磨损率变化趋势具有一致性,均随着实验载荷、滑动速度的增大而逐渐减小;纳米颗粒改性后的摩擦材料磨损机理表现为疲劳磨损与磨粒磨损并存,而未改性的材料磨损机理主要表现为疲劳磨损。     

竹炭/碳纤维增强树脂基摩擦材料摩擦磨损性能

采用腰果壳油改性酚醛树脂和丁腈橡胶为粘结剂,具有高弹性模量和高强度的碳纤维为增强纤维,竹炭、重晶石和蛭石等为填料,采用热压成型工艺制备树脂基摩擦材料,研究了竹炭含量对摩擦材料的剪切强度、密度和摩擦磨损性能的影响,借助扫描电镜观察磨损表面形貌并分析磨损机理。结果表明:随着竹炭含量的增加,材料的剪切强度和密度相应减少;添加竹炭能明显提升在250℃和350℃下的摩擦系数,对于100℃下的摩擦系数影响较小;增加竹炭含量,材料的磨损率逐渐变大,磨损机制由单一磨粒磨损向黏着磨损和磨粒磨损的复合磨损机制转变。     

长石粉对酚醛树脂基摩擦材料性能的影响

采用热压成型工艺制备混杂纤维增强酚醛树脂基摩擦材料,在定速式摩擦试验机和万能试验机上研究了不同长石粉含量对材料摩擦磨损性能和力学性能的影响,借助扫描电子显微镜观察磨损表面形貌并分析其磨损机理。结果表明,长石粉的加入对材料的力学性能有明显改善,相比于无长石粉的材料,当长石粉质量分数为6%时,材料的弯曲强度、压缩强度、剪切强度和冲击强度和洛氏硬度分别提高17.76%,10.62%,15.75%,7.81%和5.24%,但密度降低6.34%。且长石粉质量分数为6%时摩擦材料摩擦磨损性能最佳,100℃时的摩擦系数高达0.51,且磨损率最低,为1.2×10-8cm3/(N·m);其磨损机制从200℃时的粘着磨损转变为300℃时的典型磨粒磨损。     

丁腈橡胶改性树脂摩擦材料的制备和性能研究

采用干法工艺制备丁腈橡胶改性的酚醛树脂基摩擦材料,对摩擦材料样品进行摩擦磨损性能、物理性能能和机械性能测试,结果表明:在酚醛树脂基摩擦材料配方中,适量引入丁腈橡胶可以有效改善摩擦材料的性能。当丁腈橡胶添加量为4%时,摩擦材料样品的综合性能最佳,分别为:摩擦系数μ=0.44,磨损率为0.33×10~(-7)cm~3/N·m,冲击强度为0.763k J/m~2,洛氏硬度为63HRM,密度为2.27g/cm~3。各项性能符合GB 5763-2008的第3类标准,表明该材料有工业应用的前景。     

混杂纤维对摩擦材料性能影响的研究

本文采用腰果壳油、三聚氰胺改性粉末酚醛树脂为基体,陶瓷纤维、钛酸钾晶须和kevlar纤维混杂制备制动摩擦材料,研究了不同混杂纤维含量对摩擦材料摩擦磨损性能影响。结果表明,增强纤维含量过低或者过高均会导致摩擦材料摩擦性能的降低。陶瓷纤维、钛酸钾晶须和kevlar三种增强纤维混杂使用能够提高并稳定制动摩擦材料的摩擦系数,对降低摩擦材料的磨损率有明显的作用。推荐在纤维混杂摩擦材料配方中采用25％的纤维含量和3％的Kevlar纤维含量。     

芳纶纤维增强丁腈橡胶的摩擦性能

研究了芳纶纤维增强丁腈橡胶(NBR)复合材料的物理机械性能和摩擦性能,并用扫描电子显微镜分析了芳纶纤维增强NBR复合材料的磨损表面和磨屑形貌。结果表明,芳纶的加入提高了NBR的拉伸强度;随着芳纶用量的增大,复合材料的扯断伸长率降低;芳纶的加入降低了NBR的摩擦系数和磨损率;当芳纶用量为20份时,复合材料的综合性能最佳。加入芳纶对NBR摩擦磨损形式的改变是NBR摩擦性能提高的重要原因。     

剑麻/钢纤维增强改性酚醛树脂力学和摩擦性能

采用改性酚醛树脂为基体,剑麻/钢纤维混杂为增强纤维,通过辊炼、模压成型工艺制备了剑麻/钢纤维增强酚醛树脂复合材料.研究了剑麻纤维的加入及含量对聚砜改性酚醛树脂复合材料力学性能、摩擦磨损性能及热稳定性能的影响.结果表明:剑麻纤维质量分数为15%、钢纤维为10%时,复合材料的冲击和弯曲强度分别为3.82 kJ/m2和59.6 Mpa,达到最大;随着剑麻纤维含量的增加,复合材料的摩擦系数降低,热稳定性能下降,当剑麻纤维质量分数为10%时,复合材料的摩擦性能优异;复合材料的磨损面呈现黏着磨损和疲劳磨损特征.     

三乙胺对酚醛树脂耐热性及层压制动材料摩擦性能的影响

以三乙胺作为催化剂制备了热固性酚醛树脂预聚体,并以酚醛树脂预聚体、芳纶纤维、玻璃纤维、铜丝制备了层压式制动材料。利用DSC、TG和蔡氏摩擦试验机等分析手段,对酚醛树脂预聚体的固化行为、固化物的热稳定性及酚醛基层压式制动材料的摩擦性能进行了研究。DSC测试结果表明,用三乙胺催化合成的酚醛树脂预聚体在280℃左右出现一个固化放热峰。TG测试结果表明,用三乙胺催化制备酚醛树脂预聚体存在一个最佳用量,当三乙胺用量为27 g时,酚醛树脂固化物的热性能最好;当三乙胺用量为33 g时,酚醛树脂固化物的初始失重率较大,但在300~400℃时酚醛树脂固化物的热失重率很小。摩擦试验表明,当三乙胺用量为33 g时,层压制动材料的摩擦系数较为稳定。     

固体润滑剂对芳纶/酚醛树脂复合材料性能的影响

以酚醛树脂为基体,芳纶纤维织物为增强层,采用热压成型工艺制备了芳纶/酚醛树脂复合材料,研究了固体润滑剂PTFE、石墨、MoS2对芳纶/酚醛树脂复合材料力学性能与摩擦性能的影响。研究发现,PTFE、石墨、MoS2均能降低芳纶/酚醛树脂复合材料的力学性能;MoS2对芳纶/酚醛树脂复合材料摩擦因数的影响不大,但能降低磨耗,而PTFE与石墨均能降低摩擦因数与磨耗,并显著增加摩擦稳定性,其中石墨使芳纶/酚醛树脂复合材料的摩擦因数降低25%,磨耗降低两个数量级;SEM分析表明,PTFE与石墨使复合材料由黏着摩损转变为疲劳磨损,而MoS2使复合材料出现磨粒磨损。     

基体和增强体对聚合物基摩擦材料性能影响研究

摩擦系数、磨损率和冲击强度是聚合物基摩擦材料的重要性能指标。本文试验研究基体含量对摩擦系数、磨损率的影响和增强体含量对冲击强度的影响,从理论方面分析增强体对摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,在进行聚合物基摩擦材料的配方设计时,要根据所选用酚醛树脂和增强纤维的种类合理控制用量,可达到较好的摩擦磨损性能和冲击韧性。     

石墨烯对树脂基摩擦材料性能影响

借助控制变量法探究石墨烯含量对酚醛树脂基摩擦材料性能的影响,采用一次热压成型技术制备石墨烯改性酚醛树脂基摩擦材料试样,利用洛氏硬度计、剪切强度试验机和定速式摩擦试验机分别检测其硬度、内剪切强度和摩擦磨损性能,分析石墨烯含量与摩擦材料相关性能的变化规律。研究表明,石墨烯含量0.3%试样综合性能最优,随着石墨烯含量增加其硬度和摩擦系数稳定性逐步提高,但石墨烯含量0.4%试样硬度会超过酚醛树脂的适宜硬度范围;中高温阶段含石墨烯的摩擦材料摩擦系数低于不含石墨烯试样但磨损率有所增加,石墨烯含量0.2%试样摩擦系数和磨损率最高,其值为0.344和0.309×10~(-7) cm~3/(N·m);酚醛树脂基摩擦材料的内剪切强度会因各组分材料的黏接性能减弱而降低。     

玄武岩纤维对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为探究玄武岩纤维在树脂基摩擦材料中的应用,采用热模压工艺制备了玄武岩纤维质量分数为0～20%的树脂基复合材料,对其进行摩擦磨损性能试验,并检测硬度和抗剪强度,观察磨损表面微观形貌,探讨其磨损机制。结果表明:向树脂基摩擦材料中添加玄武岩纤维,具有显著提高材料的硬度、抗剪强度,降低磨损率,增大摩擦系数和热衰退温度的作用。玄武岩纤维增强的摩擦材料硬度越高,摩擦系数越大,剪切强度和硬度越高,磨损率越小;当玄武岩纤维含量为15%时,磨损率最低,达到0.23 cm~3/(N·m);当玄武岩纤维含量为20%时,摩擦系数最大,达到0.45。玄武岩纤维增强的树脂基摩擦材料,其磨损机理以磨粒磨损为主。     

超细γ-Al_2O_3对酚醛树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用热压成型法制备了超细γ-Al2O3粉体改性酚醛树脂基摩擦材料,在定速摩擦磨损试验机上考察了不同含量γ-Al2O3对材料摩擦磨损性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)观察材料磨损后的表面形貌并分析其磨损机理。结果表明,随着γ-Al2O3含量的增加,材料的摩擦系数明显增加,抗热衰退性能得到显著改善,磨损率稍有提高。SEM分析表明,添加γ-Al2O3后,磨损机理由粘着磨损转变为粘着磨损与磨粒磨损的复合形式。     

粘结剂含量对摩擦材料摩擦性能的影响研究

以酚醛树脂和轮胎粉为粘结剂,按照一定的配方和一定的干法热压工艺制备了摩擦材料。采用单因素法,探讨了酚醛树脂和轮胎粉的不同含量对摩擦材料的摩擦性能影响。结果表明,粘结剂的含量对摩擦材料的摩擦磨损性能、机械强度等有显著的影响,通过改变酚醛树脂的含量,可以获得性能优异的摩擦材料。可以使材料实现低密度、低硬度。最佳粘结剂为酚醛树脂,酚醛树脂的最佳含量为12%。