论文部分内容阅读
随着高性能摩擦复合材料对无石棉化和高性能化要求的不断提高,开发能够替代石棉摩擦材料的环保型摩擦复合材料成为研究的热点之一,要求材料具有更高的热分解温度、足够的摩擦因数、高的耐磨性能是研究的关键。本文通过熔融共混的方法利用聚砜(PSF)改性酚醛树脂(PF),并以此作为基体树脂,以表面处理后的剑麻纤维(SF)为增强纤维,通过模压成型工艺制备SF／改性PF复合摩擦材料。利用动态DSC研究聚砜的加入对酚醛树脂固化反应动力学的影响,研究聚砜的加入量、树脂的含量及剑麻纤维和钢纤维混杂增强对改性酚醛树脂复合摩擦材料的力学性能、摩擦磨损性能、热性能及硬度的影响,并借助扫描电镜(SEM)观察复合摩擦材料的磨损面形貌,研究其磨损机理。主要得出以下结论：
⑴TG表明聚砜的加入提高了酚醛树脂的耐热性能。DSC研究表明聚砜的加入能降低共混体系的固化反应Ea值,当聚砜含量为10％B寸,PF／PSF共混体系Ea值最小,但体系的固化反应级数变化不大。KAS法表明,酚醛树脂的固化过程比较复杂,Ea值随转化率变化而改变。聚砜加剧了初始转化率下Ea值的变化趋势,高转化率下的固化机理改变。酚醛树脂的固化工艺得到确定。
⑵与聚砜共混后,改性酚醛树脂复合材料力学性能都有提高。其中,聚砜含量为5％时,改性酚醛树脂复合材料的冲击强度和弯曲强度最高,分别比纯酚醛复合材料提高了24.1％和10.3％。摩擦试验表明,改性酚醛树脂复合摩擦材料的摩擦系数比纯酚醛摩擦材料的摩擦系数更高、更稳定。当聚砜含量为5％时,抗热衰退性能最好,其耐磨性也较好。TG表明聚砜改性酚醛树脂的热稳定性提高了,当聚砜含量为5％时摩擦材料的耐热性最好。纯酚醛摩擦材料的磨损主要为粘着磨损和热磨损机理,磨损面存在凹点和剥落现象；加入聚砜后,材料的磨损主要为粘着磨损,磨损面较平整。
⑶随着树脂含量的增加,复合摩擦材料的力学性能呈先增加后降低的趋势,当树脂含量为25％时,复合摩擦材料的力学性能最佳。TG表明,随着树脂含量的增加,复合摩擦材料的耐热性能逐渐降低。复合摩擦材料的摩擦系数跟耐热性能密切相关,树脂含量越高,耐热性越差,摩擦材料的热衰退越明显。综合各项摩擦磨损性能,树脂含量为20％时的摩擦磨损性能最佳。SEM揭示出复合摩擦材料的不同的磨损特征,当树脂含量最佳时,磨损面最为平整。
⑷剑麻与钢纤维混杂增强酚醛树脂复合摩擦材料,当剑麻纤维含量为15％,钢纤维含量为10％时,混杂增强酚醛复合材料的冲击和弯曲强度分别为3.82 kJ／m2和59.6MPa,力学性能最佳。随着剑麻纤维含量的增加,混杂增强酚醛复合材料的摩擦系数逐渐降低,当剑麻纤维为10％时,摩擦材料摩擦系数较适宜且比较平稳,磨损率较低,满足国家标准GB5763-2008的要求。TG及SEM表明,剑麻纤维的加入使复合摩擦材料的热稳定性降低,磨损面上逐渐出现疲劳磨损和热磨损特征。