晶须复合材料增强耐磨性能的研究及其应用

论文摘要

摩擦材料是一种应用在动力机械上,依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料,系一种高分子三元复合材料,它由高分子粘结剂、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组分及其他配合剂构成,惊异系列生产加工而制成的制品。晶须是一种针状的新型纤维材料,本文采用碳酸钙晶须和钛酸钾晶须作为纤维增强材料,与高分子粘结剂和摩擦性能调节剂按照一定的混合条件和加工工艺加工成刹车片,然后利用相关仪器进行表征。研究了碳酸钙晶须用于鼓式刹车片中的摩擦磨损性能。通过对XD-MSM定速式摩擦试验机测试石棉、重质碳酸钙和碳酸钙晶须三种摩擦材料的摩擦磨损性能进行比较,发现碳酸钙晶须作为摩擦材料的纤维增强材料的摩擦系数在0.4-0.5之间,磨损率也较小,只是石棉纤维增强材料的65%。通过大量试验进行筛选,当碳酸钙晶须的用量为15%时,其高温摩擦系数稳定,磨损率小,强度高等优点,对该配方进行成本计算,成本为2.47元/片,而后又做了CHASE试验,从试验结果发现,该产品μN=0.482,μH=0.487,为GG级。重量磨损率:3.1%,体积磨损率:2.5%;符合设计要求。利用扫描电镜对其形貌作了分析,根据其分散状况推测其增强耐磨机理。考察了碳酸钙晶须与钛酸钾晶须的复合作为盘式刹车片的增强纤维材料的摩擦磨损性能的比较。通过对比只有碳酸钙晶须,只有钛酸钾晶须及同时加入碳酸钙晶须和钛酸钾晶须的摩擦磨损性能。发现同时加入10%碳酸钙晶须和5%钛酸钾晶须的盘式刹车片具有摩擦系数稳定,磨损较小及成本小等优点,特别是高温下的摩擦系数稳定,且在0.4左右,没有热衰退现象产生。另外,本文根据塑料填充改性的原理,选聚氯乙烯为基体树脂,碳酸钙晶须填充于聚氯乙烯,添加适量的助剂,采用双辊混炼工艺,用平板硫化机压制成型,然后对试样进行力学性能的测试。研究结果表明,碳酸钙晶须的含量对复合材料冲击强度的影响呈现先增大后减小的趋势,且在11.5%时达到最大值,而拉伸强度和断裂伸长率仍然随着碳酸钙晶须含量的增加而降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 摩擦材料
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 摩擦材料的分类
• 1.1.3 国外摩擦材料的现状和趋势
• 1.1.4 摩擦材料的结构与组成
• 1.2 塑钢门窗
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 塑钢门窗用碳酸钙晶须的研究进展及发展趋势
• 1.3 当前增强耐磨材料中存在的问题
• 1.3.1 摩擦材料技术中存在的问题
• 1.3.2 塑钢门窗技术中存在的问题
• 1.4 本文的研究内容
• 1.4.1 摩擦材料主要研究内容
• 1.4.2 塑钢门窗主要研究内容
• 第二章 碳酸钙晶须在摩擦材料中的研究及其应用
• 2.1 前言
• 2.2 试验部分
• 2.2.1 鼓式刹车片
• 2.2.2 盘式刹车片
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 鼓式刹车片
• 2.3.2 盘式刹车片
• 2.4 结论
• 第三章 碳酸钙晶须填充PVC 复合材料的研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 样品制备
• 3.2.4 成型工艺路线
• 3.2.5 碳酸钙晶须的表面处理
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 CPE 用量对PVC 复合材料的力学性能的影响
• 3.3.2 碳酸钙晶须用量对材料力学性能的影响
• 3.3.3 碳酸钙晶须在PVC 复合材料中的增强机理的探讨
• 3.4 结论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文