原位同生法制备纳米铜改性酚醛树脂

利用新发明的原位同生法成功地制备了摩擦材料用纳米铜改性酚醛树脂。经过X射线衍射分析证实，利用该方法制备的树脂中含有单质铜。用透射电子显微镜表征了铜粒子的形貌：呈球形，粒径为10nm～40nm。通过热重分析和冲击试验，对合成树脂的热性能和韧性进行了研究。结果显示，制备树脂的初始分解温度和半分解温度随纳米铜含量的增加先升高后降低，在含量为7％时分别达到最大值；制备树脂基摩擦材料的冲击强度随纳米铜含量的增加先增大后下降，在含量为5％时达到最大值。建立了纳米铜粒子与酚醛树脂相互作用的物理模型，并分析了纳米铜提高酚醛树脂热性能和韧性的机理。     

蒙脱土插层改性酚醛树脂复合材料及其摩擦磨损性能

利用单体原位插层的方法制备酚醛树脂/蒙脱土复合材料,研究了蒙脱土的有机化改性和不同有机化蒙脱土含量对酚醛树脂耐热性的影响,以及改性后的酚醛树脂对摩擦材料性能的影响,结果表明:经改性的酚醛树脂的耐热性能要明显优于未改性的酚醛树脂,初始分解温度达487.1℃,比未改性的提高了60.9℃,600℃时的质量剩余率达54.84%,提高了38%。100~350℃摩擦系数为0.33~0.40,250℃时未改性树脂基摩擦材料磨损率为0.56×10-7/N·m,改性后树脂基摩擦材料磨损率为0.44×10-7/N·m,下降了27.2%。     

腰果酚接枝丁腈橡胶及其改性酚醛树脂基摩擦材料制备与性能

利用溶液接枝法制备腰果酚(Cardanol)接枝液体丁腈橡胶(C-g-LNBR);并分别以LNBR、C-g-LNBR为增韧体,通过原位聚合制备改性酚醛树脂(PF);再以改性PF为基体,采用热压成型制得摩擦材料.利用红外光谱法和称量法对C-g-LNBR进行表征;采用光学显微镜观察橡胶相在基体中的分散性,用差示扫描量热与热重分析基体的热性能;研究了LNBR与C-g-LNBR对PF基摩擦材料的力学、摩擦性能影响;利用扫描电镜(SEM)观察磨损面的形貌.结果表明,Cardanol与LNBR发生了接枝反应,接枝率为4.22％;2％ C-g-LNBR比2％ LNBR在基体中具有更好的分散性,而2％-C-g-LNBR/PF比纯PF和2％-LNBR/PF的固化温度(Tcure)分别降低了3.3℃和2.6℃;与纯PF基和2％-LNBR/PF基摩擦材料相比,2 ％-C-g-LNBR/PF基摩擦材料的冲击强度分别提高了14.8％和7.3％,体积磨损率分别降低了13.6％和15.4％.通过SEM照片观察发现,2％-C-g-LNBR/PF基摩擦材料磨损面中的凹坑明显减少,磨损面连续性较好.     

腰果酚接枝丁腈橡胶及其改性酚醛树脂基摩擦材料的制备与性能

利用溶液接枝法制备腰果酚(Cardanol)接枝液体丁腈橡胶(C-g-LNBR);并分别以LNBR、C-g-LNBR为增韧体,通过原位聚合制备改性酚醛树脂(PF);再以改性PF为基体,采用热压成型制得摩擦材料。利用红外光谱法和称量法对Cg-LNBR进行表征;采用光学显微镜观察橡胶相在基体中的分散性,用差示扫描量热与热重分析基体的热性能;研究了LNBR与C-g-LNBR对PF基摩擦材料的力学、摩擦性能影响;利用扫描电镜(SEM)观察磨损面的形貌。结果表明,Cardanol与LNBR发生了接枝反应,接枝率为4.22%;2%C-g-LNBR比2%LNBR在基体中具有更好的分散性,而2%-Cg-LNBR/PF比纯PF和2%-LNBR/PF的固化温度(Tcure)分别降低了3.3℃和2.6℃;与纯PF基和2%-LNBR/PF基摩擦材料相比,2%-C-g-LNBR/PF基摩擦材料的冲击强度分别提高了14.8%和7.3%,体积磨损率分别降低了13.6%和15.4%。通过SEM照片观察发现,2%-C-g-LNBR/PF基摩擦材料磨损面中的凹坑明显减少,磨损面连续性较好。     

铜纤维／芳纶浆粕混杂增强摩擦材料的冲击性能研究

以冲击强度为主要考察目标,研究了酚醛树脂种类及含量、混杂纤维配比及含量对铜纤维/芳纶浆粕混杂增强摩擦材料冲击性能的影响,借助SEM观察了摩擦材料的冲击断面.结果表明,丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体的摩擦材料的冲击强度优于腰果壳油/三聚氰胺改性酚醛树脂基摩擦材料,但硬度有所提高;铜纤维中加入芳纶浆粕的混杂纤维形式可显著提高摩擦材料的冲击强度;在树脂含量35%、纤维含量18%(质量分数)、纤维混杂比1∶1时体系的冲击强度最高为3.63kJ·m-2.     

摩擦材料用酚醛树脂改性研究进展

综述了近年来摩擦材料用酚醛树脂增韧、增强以及耐热改性的研究进展。分析比较了橡胶、植物油、无机纳米材料、纤维以及聚苯并噁嗪树脂等改性体系对酚醛树脂基摩擦材料性能的影响。纳米粉末橡胶可同时提高酚醛树脂的耐热性和韧性,弥补了传统橡胶改性的不足;植物油可提高酚醛树脂的韧性,但也会使其的耐热性下降;无机纳米粒子的团聚问题影响其改性效果;纤维对酚醛树脂有增强增韧作用外,还可以明显改善其摩擦性能;而天然纤维可再生、价廉,而且强度高,但作为摩擦材料增强体,其耐热性有待改善;新型热固性酚醛树脂固化温度较高,要取代传统酚醛树脂还须进一步深入研究。     

纳米粒子对丁腈改性酚醛树脂摩擦磨损性能的影响

采用Al2O3、TiO2、SiO2、SiC四种纳米粒子以及不同百分含量改性丁腈改性酚醛树脂,利用机械共混的方法制备了纳米粒子改性丁腈改性酚醛树脂材料。通过热失重分析表明,A3和T5的耐热性得到了提高,在高温阶段A3又高于T5,说明A3的耐热性最好。摩擦磨损对比试验表明,Al2O3、TiO2纳米粒子可显著提高改性丁腈酚醛树脂的耐热性、增加摩擦系数、降低磨损率;SiO2、SiC纳米粒子对树脂的摩擦磨损性能没有明显改善。     

天然植物资源复合改性酚醛树脂基摩擦材料的制备与性能

利用腰果酚改性酚醛树脂(PCF)作为基体、以剑麻浆作为增强体,制备了剑麻浆/PCF环保型摩擦材料。通过分析基体的相对分子质量、热性能以及测试摩擦材料的力学性能和摩擦性能,得到了最佳的腰果酚与剑麻浆添加量,并采用扫描电镜对磨损面进行了分析。结果表明,当腰果酚占酚含量的5%时,PCF的相对分子质量较高、耐热性较好、固化温度降低了2℃;剑麻浆占PCF含量的4%时,摩擦材料的冲击强度提高11.9%、弯曲强度提高7.1%、玻璃化转变温度(Tg)提高10℃,同时低温摩擦性能得到改善;磨损面形貌分析发现,添加2%和4%剑麻浆时可减少犁沟的产生。     

剑麻纤维/纳米酚醛树脂复合材料的动态力学性能和热性能

分别采用碱、硅烷偶联剂(KH-550)对剑麻纤维(SF)进行表面处理,选用无机纳米SiO2改性的酚醛树脂(PF)作为基体树脂,通过模压成型工艺制备剑麻纤维/纳米酚醛树脂复合材料。分别采用动态力学分析(DMA)、热重分析(TG)研究纳米SiO2的加入及剑麻纤维处理方式对SF/PF复合材料动态力学、蠕变、应力松弛性和热性能的影响。结果表明,与未添加纳米SiO2的SF/PF复合材料相比,SF/纳米PF复合材料的储能模量达到4783MPa,提高了46.8%;与未改性SF/纳米PF复合材料相比,经过碱处理的SF/纳米PF复合材料玻璃化转变温度(Tg)达到261℃,提高了14℃;热失重研究结果表明,纳米SiO2的加入及剑麻纤维改性均能显著提高SF/PF复合材料的热分解温度。     

改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能

以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制。结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率。     

树脂粘结剂对汽车摩擦材料性能的影响

制备了不同树脂基体和不同树脂含量的汽车摩擦材料,研究了树脂种类与含量对汽车摩擦材料的机械性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,腰果壳油改性酚醛树脂为基体的摩擦材料的摩擦、耐热和力学性能,均优于纯酚醛树脂基摩擦材料。树脂-丁腈橡胶共混改性摩擦材料具有更好的力学性能和耐磨性,摩擦系数稳定。随着树脂粘结剂含量的增加,摩擦材料的力学性能提高。树脂粘结剂的含量在9%~12%时,摩擦材料具有优异的摩擦磨损性能;树脂粘结剂的含量小于6%时,摩擦系数较低且不稳定;树脂粘结剂的含量大于15%时,材料发生热衰退现象。      

TLCP/SF/酚醛树脂混杂复合材料的摩擦磨损性能

采用自行合成的热致性液晶聚合物(TLCP)与酚醛树脂(PF)通过熔融挤出进行原位复合,加入经过表面处理的剑麻纤维(SF),通过辊炼、模压成型制备了TLCP/SF/PF混杂复合材料。研究液晶聚合物的种类对TLCP/SF/PF混杂复合材料摩擦磨损性能、硬度、动态力学性能的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察了混杂复合材料的磨损面形貌,分析了混杂复合材料的摩擦磨损机理。研究结果表明,液晶聚合物聚对苯二甲酰-双(对羟基苯甲酸)癸二醇酯(PHDT)使TLCP/SF/PF的体积磨损率降低了15%,Tg提高了10℃。TLCP与剑麻纤维协同改善了混杂复合材料的摩擦性能,为制备无石棉摩擦材料提供理论参考。     

新型填料对高摩复合材料摩擦磨损性能影响及机制

采用干法热压成型工艺制备高摩复合材料,研究了基体材料腰果壳油改性酚醛树脂(CPR)与丁晴橡胶(NR)的质量比和新型高性能填料(主要成分为石墨粉Al2O3、MoS2、Fe粉)含量对高摩复合材料摩擦磨损性能的影响规律。在摩擦磨损试验机上测试了高摩复合材料的摩擦磨损性能,利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜对摩擦表面形貌、磨屑进行观察和分析,借助EDS测定摩擦表面成分的变化。结果表明,随着CPR与NR质量比的增加,高摩复合材料的耐热性能、结合性能大幅提高,且具有较好的摩擦磨损性能。当高性能填料含量较低时,磨损表面出现大量连续的真实接触面,磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;当高性能填料含量较高时,真实接触面积减少,磨损表面剥落严重,并出现较多的裂纹,其主要磨损形式转变为磨粒磨损和疲劳磨损。随着高性能填料含量的增加,摩擦表面的元素从均匀分布逐渐转变为局部富集,磨粒的尺寸逐渐变大。     

Effect of multi-walled carbon nanotubes on mechanical,thermal and electrical properties of phenolic foam via in-situ polymerization

In this study, phenolic foam (PF)/multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) composites were fabricated by in-situ polymerization, and carbonized foams based on these PF foams were prepared and the electrical property was investigated. TEM results indicated excellent dispersion of MWCNTs in the phenolic resin matrix. Scanning electron microscope results indicated that PF composites exhibited smaller cell size, thicker cell wall thickness, and higher cell density, compared with pure PF. The incorporating of MWCNTs significantly improved the mechanical properties of PF. All PF composites showed a lower thermal conductivity versus pure PF. Moreover, the carbonized pure and composites PF exhibited open-cell three-dimensional skeleton carbon structure and the MWCNTs were well-dispersed on the surface of the skeletons. It is noteworthy that the introduction of MWCNTs significantly improved the electrical performances of foams and carbonized foams by construction of conductive MWCNTs network.     

MoO3-氧化碳纳米管改性玻璃纤维/环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能

为改善玻璃纤维/环氧树脂(GF/EP)复合材料的耐摩擦磨损性能,采用真空抽滤法制备柔性MoO₃纳米带-氧化碳纳米管膜(m-MoO₃-OCNTs),并结合真空辅助树脂转移模塑(VARTM)工艺制备m-MoO₃-OCNTs改性GF/EP (m-MoO₃-OCNTs-(GF/EP))复合材料。结果表明,m-MoO₃-OCNTs显著提高了GF/EP复合材料的导热系数和自润滑性能,在干摩擦测试条件下,可在m-MoO₃-OCNTs-(GF/EP)复合材料与对偶面之间形成有效传递摩擦热的高质量连续转移膜;与GF/EP复合材料相比,m-MoO₃-OCNTs-(GF/EP)复合材料的耐摩擦磨损磨性能提高了约4倍。      

钼改性酚醛树脂的制备与表征

采用钼改性酚醛树脂(PF),结果表明,钼改性PF的耐热性比纯PF有明显提高,当钼含量为5%时,合成的PF耐热性最好,初始分解温度约为362℃,比纯PF提高112℃;切线法得到的外延分解温度约为410℃,比纯PF升高了117℃;500℃时失重约38%,比纯PF有明显提高;红外光谱表明钼元素以钼氧键的形式引入到PF结构中。     

芳纶沉析纤维-多巴胺/聚酰亚胺-酚醛树脂复合膜的力学及摩擦磨损性能

以聚酰亚胺（PI）纤维和酚醛树脂（PF）为基体,通过对PI纤维表面进行多巴胺（PDA）修饰,并引入芳纶沉析纤维（AF）作为增强体,采用湿法成型和热压固化技术制备了15wt% AF和7.5wt% PDA的AF-PDA/PI-PF复合膜,重点研究了AF的添加和PDA改性修饰对PI-PF复合膜力学性能和摩擦磨损性能的影响,并探讨了其磨损机制。研究结果表明:当添加AF并对PI纤维进行PDA改性时,AF-PDA/PI-PF复合膜的应力为47.54 MPa,抗张指数为56.91 Nmg-1,层间结合强度为1 265.6 Jm-2,相比PI-PF复合膜分别提高了33.65%、41.67%和64.11%;磨损率为1.01×10-4 mm3J-1,约降低了34.84%,其磨损机制主要为黏着磨损。这是由于PI纤维与AF可形成"互穿网络"结构,此外,PDA对PI纤维的化学改性处理可增加PI纤维表面活性,AF和PDA对提高PI纤维与树脂间的界面结合力及AF-PDA/PI-PF复合膜的力学性能和摩擦磨损性能起到协同作用。