丁腈橡胶耐热改性及其在聚合物基摩擦材料中的应用研究

论文摘要

酚醛树脂由于在耐热性能、力学性能、成型加工性能和低成本等方面的优势,成为聚合物基摩擦材料最常用的粘结剂。但采用普通酚醛树脂制备的摩擦材料存在着模量过高、硬度大、质脆等缺点,因此要求对酚醛树脂进行改性。丁腈橡胶增韧酚醛树脂效果显著,但是由于丁腈橡胶长链的柔性分子,用量过大会导致摩擦材料耐热性下降,制约了聚合物基摩擦材料在车辆高速、重载等方面的应用,因此对丁腈橡胶进行改性以提高它的耐热性是非常必要的。本文通过两种途径改性丁腈橡胶。一是使用聚双马来酰亚胺（PBMI）与丁腈橡胶共混;二是使用新型过氧化物硫化体系改性丁腈橡胶。第一种方法中,当PBMI用量为8%时,丁腈橡胶在500℃左右时热失重率为80%,比改性前降低了5%10%,耐热性得到一定改善。第二种方法中,当硫化剂N,N’-间苯撑双马来酰亚胺（PDM）用量为4份时,丁腈橡胶500℃左右时热失重为50%,比普通硫化体系丁腈橡胶降低了30%左右,耐热性大大提高;摩擦磨损实验表明,此时丁腈橡胶硫化胶的摩擦磨损性能优于普通硫化体系丁腈橡胶。本文对比了溶液共混法与机械共混法对酚醛树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,摩擦磨损实验结果表明,溶液共混法改性的酚醛树脂基摩擦材料制动效果优于机械共混法。丁腈橡胶在酚醛树脂中的分散性对酚醛树脂基摩擦材料性能影响的研究中,由显微镜与SEM图像可知,丁腈橡胶与酚醛树脂以质量比1:2在丙酮中进行共混的过程中,经过两小时混合（转速为1800r/min）,橡胶粒子可以均匀、稳定的分散在酚醛树脂中,粒径为35μm;与粉末丁腈橡胶增韧改性的酚醛树脂基摩擦材料相比,新型过氧化物硫化体系丁腈橡胶溶液共混改性的酚醛树脂基摩擦材料,摩擦系数提高到0.46,磨损量降低了0.006,稳定系数由0.76提高到0.85,物理力学性能也得到提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 摩擦材料发展概况
• 1.3 聚合物基摩擦材料基体概述
• 1.3.1 树脂基体
• 1.3.2 丁腈橡胶
• 1.4 共混改性
• 1.5 本课题的研究背景及研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.2 实验仪器及设备
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 聚合物基摩擦材料的制备工艺
• 2.3.2 丁腈橡胶共混改性方法
• 2.3.3 耐热改性硫化胶制备及摩擦磨损性能
• 2.3.4 丁腈橡胶在酚醛树脂中的分散性对摩擦材料性能的影响
• 2.4 样品的检测与表征
• 2.4.1 摩擦材料性能测试
• 2.4.2 PBMI 共混改性丁腈橡胶增韧酚醛树脂基体耐热性表征
• 2.4.3 不同硫化体系丁腈橡胶性能的表征
• 2.4.4 丁腈橡胶在酚醛树脂中的分散性能表征
• 第3章 PBMI 共混改性丁腈橡胶增韧酚醛树脂基体研究
• 3.1 引言
• 3.2 工艺的选择
• 3.2.1 未改性丁腈橡胶增韧酚醛树脂
• 3.2.2 干法工艺
• 3.2.3 湿法工艺
• 3.3 加入PBMI 的量对摩擦材料的性能的影响
• 3.3.1 制品的物理力学性能
• 3.3.2 摩擦磨损性能
• 3.4 PBMI 改性丁腈橡胶差热分析
• 3.5 小结
• 第4章 不同硫化体系丁腈橡胶硫化胶的耐热性能与摩擦磨损性能
• 4.1 引言
• 4.2 丁腈橡胶物理力学性能
• 4.3 不同硫化体系丁腈橡胶硫化胶的摩擦磨损性能
• 4.3.1 不同硫化体系丁腈橡胶硫化胶不同温度下的磨损量变化
• 4.3.2 不同硫化体系丁腈橡胶硫化胶不同温度下的摩擦系数变化
• 4.4 改性丁腈橡胶硫化胶磨擦表面形貌分析
• 4.5 丁腈橡胶耐热性能分析
• 4.6 小结
• 第5 章 丁腈橡胶在树脂基体中的分散性对增韧体系的耐热性能、摩擦磨损性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 混合时间对丁腈橡胶在酚醛树脂中分散性的影响
• 5.3 溶液改性共混物红外光谱分析
• 5.4 溶液改性共混物热性能分析
• 5.5 丁腈橡胶在酚醛树脂中分散情况的形貌分析
• 5.6 溶液共混改性对摩擦材料制动性能的影响
• 5.6.1 物理力学性能测试
• 5.6.2 摩擦材料摩擦磨损曲线
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录