坡缕石纳米在PF复合中的分散问题及其对摩擦制动件性能的影响

论文摘要

随着社会的发展和进步,生产领域对机械装置、交通运输工具等的速度、负荷和安全性要求越来越高,因此对运转机械的制动材料的使用要求也越来越高。摩擦制动材料中的基体树脂的性能对其性能具有重要影响,本文就摩擦制动材料的酚醛基体树脂（PF）的纳米复合改性技术中纳米粒子分散这一关键问题进行了研究,获得较佳的分散工艺及其参数,提高了摩擦制动件的高温摩擦磨损性能。本研究使用的坡缕石矿物有着优良的物理化学性能,其纳米制备以及分散在摩擦PF中能够起到对树脂改性的作用,能够提高树脂的抗热衰退性能,坡缕石纳米分散均匀的PF树脂耐热性获得显著提高其摩擦磨损性能得到大幅改善。本文介绍了通过实验研究,所制定的坡缕石矿物纳米制备的合理工艺方案:干-湿法球磨,得到纳米化率较高的球状或短针状的纳米粒子。针对坡缕石特殊的晶体结构,研究出利用硅烷偶联剂对坡缕石纳米粒子表面进行修饰改性的工艺,使纳米坡缕石和硅烷偶联剂形成化学键连接,获得有利于同酚醛树脂结合的聚合体。通过对照实验得出合理的修饰改性工艺参数。另外,本文还进一步研究了利用超声波的“空化作用”在PF合成的某阶段适时对坡缕石纳米颗粒进行分散的效果,得出合适的超声分散工艺参数,获得最佳的分散效果。通过TEM表征分析,可以看出对坡缕石纳米表面进行修饰后添加至PF所得到的树脂以及采用超声波分散的树脂均比未作任何分散处理添加纳米的树脂分散性要高,故而同时采用表面修饰和超声波作用两种方法可获得纳米较好的分散效果。本文利用不同分散状况的纳米复合PF制备的摩擦制动带在定速摩擦磨损实验机上进行对比测试实验,获得相关的摩擦磨损性能数据。通过对比分析结果为:经过纳米复合改性PF树脂所获得的抗热衰退性能提高,且磨损率降低;分散状况较好的PF树脂所制备出的摩擦制动带的抗热衰退性能提高,且磨损率降低。

论文目录

• 目录
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 摩擦制动件及其PF基体树脂发展和研究
• 1.1.1 摩擦制动件的发展现状
• 1.1.1.1 摩擦材料的发展及研究现状
• 1.1.1.2 摩擦材料应用以及性能要求指标
• 1.1.2 基体树脂及其改性
• 1.1.3 无机纳米/聚合物复合材料
• 1.2 贵州坡缕石矿物特征、结构和应用
• 1.2.1 坡缕石矿资源概述
• 1.2.2 坡缕石的物理化学特征
• 1.2.2.1 坡缕石的一般物理特征
• 1.2.2.2 坡缕石的晶体结构
• 1.2.2.3 坡缕石的性能及应用
• 1.3 本课题研究的内容、目的和意义
• 第二章 坡缕石纳米制备
• 2.1 纳米材料制备概述
• 2.1.1 物理制备方法
• 2.1.2 化学制备方法
• 2.2 坡缕石纳米材料制备
• 2.2.1 主要加工制备装置和测试仪器
• 2.2.2 坡缕石矿物原料的提纯及纯度检测
• 2.2.3 坡缕石纳米制备工艺参数
• 2.3 不同方式球磨的粒度表征
• 第三章 坡缕石纳米在PF树脂中的分散
• 3.1 纳米分散意义、原理及方法
• 3.1.1 纳米分散的意义
• 3.1.2 纳米团聚原理
• 3.1.3 纳米粒子的分散原理
• 3.1.4 纳米分散的一般方法
• 3.1.4.1 物理分散
• 3.1.4.2 化学分散
• 3.2 硅烷偶联剂对纳米坡缕石的表面修饰
• 3.2.1 硅烷偶联剂的偶联理论
• 3.2.2 硅烷偶联剂的选用原则及机理分析
• 3.3 硅烷偶联剂对坡缕石纳米表面修饰实验
• 3.3.1 实验原料及仪器
• 3.3.2 实验方法及过程
• 3.3.3 实验结果表征及机理分析
• 3.3.3.1 红外光谱（IR）表征
• 3.3.3.2 偶联剂表面修饰改性时温度对效果影响
• 3.3.3.3 实验偶联修饰机理分析
• 3.4 超声波分散树脂中的纳米坡缕石
• 3.4.1 超声波分散概述
• 3.4.2 超声波分散实验及表征
• 3.4.2.1 超声波分散实验原料设备及测试仪器
• 3.4.2.2 超生波分散实验方法及过程
• 3.4.2.3 超生波分散实验结果及机理分析
• 第四章 坡缕石纳米在PF中的分散效果表征及其对聚合物耐热性能影响
• 4.1 坡缕石纳米在聚合物中的分散
• 4.2 桐油改性酚醛树脂（TPF）的制备
• 4.2.1 实验原料及仪器
• 4.2.2 实验方法及过程
• 4.2.2.1 桐油酚酯的制备
• 4.2.2.2 超声波分散改性
• 4.2.2.3 合成树脂
• 4.2.3 实验表征
• 4.2.3.1 坡缕石纳米在聚合物中分散的TEM表征及机理分析
• 4.2.3.2 热失重（TG）分析及机理
• 第五章 基体树脂中坡缕石纳米分散状况对制动件摩擦磨损性能的影响
• 5.1 制动件摩擦磨损机理概述
• 5.1.1 热衰退现象及其发生机理
• 5.1.2 磨损机理
• 5.2 摩擦磨损对比实验
• 5.2.1 测试条件
• 5.2.2 测试步骤及方法
• 5.2.3 试验数据的处理
• 5.2.4 摩擦试样的制备
• 5.2.5 摩擦磨损实验
• 5.2.5.1 实验的设备及参数设置
• 5.2.5.2 摩擦系数与热衰退对比实验
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 实验结果
• 5.3.2 摩擦系数变化规律与分析
• 5.3.3 磨损率规律及抗磨损性分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢