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。     

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。     

不同种类酚醛树脂黏结剂对摩擦材料性能的影响

分别以未改性通用酚醛树脂、特殊改性刹车片专用酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂、丁腈橡胶改性酚醛树脂为黏结剂,玄武岩纤维、钢纤维为增强纤维制备四种酚醛树脂基摩擦材料。对试样进行物理性能、机械性能和摩擦磨损性能测试。结果表明,四种摩擦材料的密度相差不大,未改性通用酚醛树脂基摩擦材料的硬度符合刹车片使用要求,腰果壳油改性酚醛树脂基摩擦材料具有最佳的冲击强度和压缩强度;在摩擦过程中,腰果壳油改性树脂摩擦表面形成碳化膜,碳化膜的存在使摩擦材料的摩擦系数相对比较稳定,降低了磨耗量。研究表明,腰果壳油改性树脂基摩擦材料的综合性能最优。     

不同条件下环氧树脂的摩擦磨损性能研究

通过测试环氧树脂(EP)在干摩擦及水、300#液体石蜡润滑下的摩擦性能,考察了环氧树脂的磨损率与载荷和滑动速度之间的关系,并采用扫描电子显微镜对材料磨损表面进行了观察,对磨损机理进行了分析。结果表明,在不同条件下,环氧树脂磨损率有较大变化,石蜡润滑下的磨损率比干摩擦磨损率小2个数量级。干摩擦下EP的破坏是脆性断裂和剥落,水润滑下EP破坏是疲劳磨损,石蜡润滑下EP的破坏是塑性变形和剥层磨损。     

钼酸铵/丁腈橡胶改性酚醛树脂对摩擦材料性能的影响

制备了以未改性PF、市售改性PF、钼酸铵/丁腈橡胶复合改性PF作为基体的摩擦材料,研究了钼酸铵/丁腈橡胶改性酚醛树脂(PF)对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并对不同树脂基摩擦材料的冲击强度、硬度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,复合改性PF基摩擦材料的冲击强度为3.51~3.72 k J/m2,硬度为73~82,高于未改性PF基摩擦材料的冲击强度(3.22 k J/m2)和硬度(52),有效提高了摩擦材料的韧性和硬度。以复合改性PF为基体的摩擦材料,其摩擦系数的稳定性得以提高,其中以含量为10%的摩擦材料最为稳定,磨损率最小。当树脂添加量相同时,复合改性PF基摩擦材料的摩擦系数的稳定性最好,且摩擦系数值保持在0.37~0.40之间,比未改性PF基摩擦材料的摩擦系数和市售改性PF基摩擦材料摩擦系数稳定;复合改性PF基摩擦材料的高温(350℃)磨损为0.45×10~(–7)cm~3/(N·cm),远低于未改性PF基摩擦材料的1.50×10~(–7)cm~3/(N·cm)和市售改性PF基摩擦材料的0.67×10~(–7)cm~3/(N·cm),抗高温热衰退性最好。     

PTFE复合材料力学性能及摩擦磨损机理的研究

研究了锡青铜粉不同含量的聚四氟乙烯（PTFE）复合材料的摩擦磨损性能,以及添加后对其力学性能的影响,并研究不同润滑介质下的摩擦磨损机理。结果表明：填充锡青铜粉后材料密度增大,邵氏硬度变大,拉伸强度下降;磨损率大幅下降;磨损过程以疲劳磨损为主,在干摩擦条件下伴有磨粒磨损。     

桐油改性酚醛树脂及其在刹车片中的应用研究

将苯酚和桐油在酸性条件下反应,然后在碱性条件下与甲醛反应制得桐油改性酚醛树脂。利用红外光谱、差示扫描量热法对桐油改性酚醛树脂的结构和固化过程进行研究,并测试其剪切强度、冲击强度和硬度等力学性能。结果表明,桐油改性酚醛树脂的剪切强度、冲击强度较未改性树脂大,硬度适中。将桐油改性酚醛树脂制成刹车片,测试其摩擦磨损性能。结果表明,刹车片的摩擦系数大、摩擦性能稳定、磨损率低。     

纳米Al_2O_3填充超高分子量聚乙烯的生物摩擦磨损性能研究

用纳米Al2O3对人工关节软骨UHMWPE进行填充改性,在生理盐水润滑条件下,评价了其摩擦磨损性能。结果表明,纳米Al2O3的加入,在一定程度上提高了UHMWPE的硬度,与钛合金对磨时的摩擦系数随Al2O3含量(<10%)的增加而增加;与不锈钢对磨时,摩擦系数有所增加;不同Al2O3含量(<10%)的UHMWPE,磨损率比纯UHMWPE低。纯UHMWPE的磨损表现为明显的犁沟以及塑性变形,加入纳米Al2O3的UHMWPE的磨损主要表现为磨粒磨损和轻微的塑性变形。     

水润滑下纳米三氧化二铝/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂复合材料的摩擦性能

研究了纳米Al2O3/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂(ETPB)复合材料在水润滑条件下的摩擦性能,并用扫描电子显微镜表征了复合材料的磨损表面形貌,探讨了磨损机理。结果表明,在水润滑条件下,纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率和摩擦系数低于ETPB;载荷和滑动速率的变化对纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率、摩擦系数及磨损表面形貌影响不大,复合材料的磨损表面均未产生裂纹;ETPB的磨损机理为疲劳磨损,纳米AlO/ETPB复合材料的磨损机理为机械抛光磨损。     

共聚共混改性聚酰亚胺的摩擦磨损性能研究

为了改善传统均苯四甲酸酐(PMDA)–4,4′-二胺基二苯醚(ODA)型聚酰亚胺(PI)的摩擦性能,分别以共聚和共混两种方式,引入柔性二胺单体芳香杂环二胺(DAMI),从分子结构制备不同ODA/DAMI物质的量之比的共聚和共混改性PI。并用摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜、万能试验机以及X射线衍射仪等分析共聚和共混改性PI的结构和性能。结果表明,当ODA/DAMI物质的量之比分别为3∶1和5∶1时,共聚和共混改性PI具有最优的综合摩擦磨损性能,摩擦系数分别为0.273和0.280,磨损率分别为9.28×10–14,11.2×10–14 m3/(N·m)。共聚改性PI的摩擦系数随摩擦时间的增加变化比较稳定,其在兼顾磨损率和摩擦系数方面比共混改性PI更具优势。共聚和共混法改性PI磨损机理相似,主要为粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损。随DAMI含量增加,两种改性PI的拉伸强度、拉伸弹性模量和玻璃化转变温度均呈下降趋势,当DAMI含量较高时,两种改性PI结晶取向增加,磨损率急剧升高。     

Tribological properties of bismaleimide composites with surface‐modified SiO2 nanoparticles

In this article, the surface of SiO₂ nanoparticles was modified by silane coupling agent N‐(2‐aminoethyl)‐γ‐aminopropylmethyl dimethoxy silane. The bismaleimide nanocomposites with surface‐modified SiO₂ nanoparticles or unmodified SiO₂ nanoparticles were prepared by the same casting method. The tribological performance of the nanocomposites was studied on an M‐200 friction and wear tester. The results indicated that the addition of SiO₂ nanoparticles could decrease the frictional coefficient and the wear rate of the composites. The nanocomposites with surface‐modified SiO₂ nanoparticles showed better wear resistance and lower frictional coefficient than that with the unmodified nanoparticles SiO₂. The specific wear rate and the steady frictional coefficient of the composite with 1.0 wt % surface‐modified SiO₂ nanoparticles are only 1.8 × 10^?6 mm³/N m and 0.21, respectively. The dispersion of surface‐modified SiO₂ nanoparticles in resin matrix was observed with transmission electron microscope, and the worn surfaces of pure resin matrix and the nanocomposites were observed with scanning electron microscope. The different tribological behavior of the resin matrix and the filled composites should be dependent on their different mechanical properties and wear mechanism. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

载荷、速度及环境温度对聚醚砜酮摩擦磨损性能的影响

利用MM—2000型和THT07—135型摩擦磨损试验机系统考察了载荷、滑动速度和环境温度对含二氮杂萘联苯型聚醚砜酮(PPESUK)摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析了其磨损表面形貌及磨损机理。研究表明，干摩擦条件下，随载荷增加PPESUK的摩擦系数降低、磨损率增加；在高的滑动速度下，摩擦系数和磨损率都降低；环境温度对PPESUK的摩擦系数影响不大，并且粘着磨损是其主要磨损机理。     

Frictional characteristics and vibration behavior of silicone rubber powders modified resin-based friction materials

Resin-based friction materials (RFM) are widely used in vehicle brakes. However, the thermosetting resins and rigid fillers in RFM have low toughness and produce strong vibration behavior during continuous friction processes, which adversely affects the equipment. This work proposed a method for co-blending modification of RFM with silicone rubber powders (SRP) to mitigate friction-induced vibrations, and the mechanism of silicone rubber modification on the vibrational behavior of RFM during friction was investigated. The results demonstrate that SRP-modified RFM exhibit excellent damping property and frictional characteristics. SRP modification improves the stability of the coefficient of friction and reduces fatigue wear. The wear rate of RFM modified with 10 wt% SRP reduced by 29% and the average amplitude of friction-induced vibration decreased by 35.5% compared to unmodified RFM. This work provides both theoretical and practical foundations for designing and developing RFM with high damping, low wear, and low vibration characteristic.     

聚甲亚胺改性MC尼龙复合材料干摩擦磨损特性

通过原位聚合法制备出由两种不同化学结构聚甲亚胺改性的MC尼龙复合材料,利用环-块形式对比研究了与45#钢环对磨时在不同磨损条件下的干摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜对其磨损机理进行了分析。结果表明:在所测试的条件下,MC尼龙及其复合材料的摩擦系数随载荷的增加而逐步下降,聚甲亚胺在大多数条件下能够改善复合材料的耐磨损性能;在低速低载时,MC尼龙及其复合材料的磨损表面发生了明显的塑性形变,磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损;高速高载时,磨损机理主要为粘着磨损和疲劳磨损。     

石墨烯对聚四氟乙烯导热和摩擦磨损性能的影响

针对聚四氟乙烯(PTFE)导热性能和耐磨损性能较差的问题,将石墨烯经过氧化氢预处理后,再用硅烷偶联剂KH550对其进行表面改性,然后采用冷压烧结法制备了PTFE/石墨烯复合材料,研究了不同用量下改性和未改性石墨烯对复合材料电性能、导热性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着石墨烯用量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,但在石墨烯质量分数为0%~2%时,复合材料体积电阻率基本处于同一数量级,仍为绝缘材料;当石墨烯质量分数由0%增加至2%时,复合材料的导热系数明显提高,磨损量明显降低,而摩擦系数先升高后降低,但变化幅度较小。与未改性石墨烯相比,KH550改性石墨烯填充的复合材料具有更高的导热性能和摩擦磨损性能。     

半芳香族聚酰胺PA6T及其PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

对3种不同共聚结构的聚对苯二甲酰己二胺（PA6T）树脂——聚对苯二甲酰己二胺/己内酰胺（1132）、聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺（M21）和聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺（1252）以及其聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究,并使用扫描电子显微镜（SEM）对试样的磨损面进行了分析。结果表明,1252的摩擦磨损性能最好,M21次之,1132最差;PTFE的加入提高了3种树脂的摩擦磨损性能,其中对1252的摩擦磨损性能改善最大,当PTFE含量为30份（质量份,下同）时,其摩擦因数和磨损率分别降低到了0.16和1.00×10^-6;磨损机理方面,1132的磨损方式主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而M21和1252的主要磨损方式表现为磨粒磨损;随着PTFE含量的增加,复合材料的主要磨损方式均转变为粘着磨损。