纳米改性酚醛树脂/改性坡缕石二元摩擦材料应用基础研究

论文摘要

汽车摩擦材料是汽车传动和制动系统的关键,对汽车行使安全起着重要的作用。随着汽车向高速、重载、环保方向发展,传统的石棉增强摩擦材料由于石棉被确认属于致癌物质及其自身高温热衰退的缺点已经越来越不适应现代汽车摩擦材料的要求。因此,开展石棉代用纤维的研究成为汽车摩擦材料中一个重要研究方向。贵州大方纤维状坡缕石具有比表面积大、吸附性能强、密度较低、耐热性能好以及自身多孔疏松等特点,被认为是一种新型的高温耐摩擦材料。我校已经开展了坡缕石增强汽车摩擦材料的一些应用基础研究。酚醛树脂是摩擦材料常用的粘结剂,其热稳定性差。我校通过纳米粒子改性手段研究表明,纳米粒子改性酚醛树脂、改性纳米粒子改性酚醛树脂能在一定程度上提高热稳定性能。本课题采用纳米改性酚醛树脂作为粘接剂,在进一步开展坡缕石改性研究基础上,开展纳米改性酚醛树脂/改性坡缕石二元摩擦材料应用基础研究。主要研究内容及结论如下:1、通过沉降高度法优化出铝锆偶联剂和XD-172偶联剂改性脱水坡缕石的最佳改性工艺条件,并按最佳改性工艺条件制备改性脱水坡缕石粉体。2、将制备的改性脱水坡缕石粉体与20%的丁腈改性酚醛树脂混合热压制成二元摩擦材料,通过性能测试可知:坡缕石脱水后平均摩擦系数有所增大,即坡缕石Ⅰ＞坡缕石Ⅱ＞坡缕原矿:而脱水坡缕石经铝锆偶联剂和XD-172改性后,其平均摩擦系数的大小关系为:坡缕石原矿＞坡缕石Ⅰ＞坡缕石Ⅱ,说明脱水坡缕石经偶联剂改性后,摩擦系数有所下降,可能因为坡缕石脱水越多,其丢失的羟基越多,使得其不能与偶联剂形成共价键联结,使得和偶联剂改性坡缕石原矿相比,摩擦系数有所下降;坡缕石脱失水的数量越多,磨损率就越高:铝锆偶联剂改性坡缕石比XD-172改性坡缕石效果显著。3、制备铝锆偶联剂改性Al2O3纳米粒子,用Al2O3纳米粒子和铝锆偶联剂改性Al2O3纳米粒子改性丁腈酚醛树脂,得到两种改性的丁腈酚醛树脂分别与坡缕石及偶联剂改性坡缕石混合热压组成二元摩擦材料,通过性能测试可知:对于未经改性坡缕石,与纳米改性酚醛树脂组成材料的摩擦磨损性能比与丁腈酚醛树脂组成摩擦材料性能有所提高;对于XD-172改性坡缕石,与纳米改性丁腈酚醛树脂组成材料的摩擦磨损性能比与丁腈酚醛树脂组成材料在低温阶段有所提高,而在高温阶段改性效果不明显;而对于铝锆偶联剂改性坡缕石,与纳米粒子改性树脂组成材料的摩擦磨损性能较与丁腈酚醛树脂组成材料有所下降。本实验并没有考虑实际应用当中多组分材料之间的交互作用的影响,并且对于改性效果较好的铝锆偶联剂改性坡缕石和纳米改性丁腈酚醛树脂组成的二元摩擦材料并没有表现出较好的摩擦磨损性能,其原因还有待于进一步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车摩擦材料概述
• 1.2 国内外汽车摩擦材料的研究现状
• 1.2.1 摩擦材料组份的研究
• 1.2.2 摩擦磨损机理的研究
• 1.3 坡缕石增强汽车摩擦材料的研究现状
• 1.3.1 纤维状坡缕石的性能及应用
• 1.3.2 坡缕石增强汽车摩擦材料的研究
• 1.4 本课题研究的内容、目的和意义
• 第二章 脱水坡缕石表面改性的实验研究
• 2.1 脱水坡缕石的制备及形貌特征
• 2.1.1 脱水坡缕石制备
• 2.1.2 脱水坡缕石的形貌特征
• 2.2 脱水坡缕石的表面改性实验研究
• 2.2.1 矿物表面改性方法及评价
• 2.2.2 坡缕石的表面改性工艺
• 2.2.2.1 实验原料
• 2.2.2.2 改性工艺和改性效果评价
• 2.2.3 XD-172对脱水坡缕石表面改性的实验研究
• 2.2.3.1 坡缕石原矿的表面改性工艺
• 2.2.3.2 脱失吸附水和沸石水坡缕石Ⅰ的表面改性工艺
• 2.2.3.3 脱失结晶水坡缕石Ⅱ的表面改性工艺
• 2.2.3.4 脱失结构水坡缕石Ⅲ的表面改性工艺
• 2.2.4 铝锆偶联剂对脱水坡缕石表面改性的实验研究
• 2.2.4.1 坡缕石原矿的表面改性工艺
• 2.2.4.2 脱失吸附水和沸石水坡缕石Ⅰ的表面改性工艺
• 2.2.4.3 脱失结晶水坡缕石Ⅱ的表面改性工艺
• 2.2.4.4 脱失结构水坡缕石Ⅲ的表面改性工艺
• 第三章 偶联剂改性对脱水坡缕石摩擦性能的影响
• 3.1 实验材料
• 3.2 坡缕石摩擦材料制备工艺
• 3.3 材料测试方法
• 3.3.1 摩擦磨损试验
• 3.3.2 冲击强度实验
• 3.4 偶联剂改性对脱水坡缕石摩擦材料性能的影响
• 3.4.1 脱水坡缕石对摩擦材料性能的影响分析
• 3.4.1.1 摩擦性能影响分析
• 3.4.1.2 损性能影响分析
• 3.4.2 偶联剂改性坡缕石对摩擦材料性能的影响分析
• 3.4.2.1 偶联剂改性坡缕石原矿摩擦性能影响分析
• 3.4.2.2 偶联剂改性脱水坡缕石摩擦性能影响分析
• 3.4.3 含坡缕石材料冲击强度研究
• 第四章 纳米改性酚醛树脂/改性坡缕石二元材料摩擦性能影响研究
• 4.1 纳米粒子改性树脂的研究进展
• 4.2 纳米粒子改性树脂的摩擦磨损研究
• 4.3 纳米改性酚醛树脂/改性坡缕石二元摩擦材料的实验研究
• 4.3.1 实验设计
• 4.3.2 实验材料
• 4.3.3 制备工艺
• 4.3.4 实验结果分析
• 4.3.4.1 坡缕石原矿与纳米改性树脂组成材料的摩擦磨损性能
• 4.3.4.2 铝锆偶联剂改性坡缕石与纳米改性树脂组成材料的摩擦磨损性能
• 4.3.4.3 XD-172改性坡缕石与纳米改性树脂组成材料的摩擦磨损性能
• 4.3.4.4 冲击强度影响分析
• 第五章 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 发表论文及参加研究项目