改性酚醛樹脂碳纖維復合材料的制備及其性能的研究.pdf

1、酚醛樹脂是一種重要的工程塑料，但酚醛樹脂特性脆，易斷裂，在一定程度上限制了在保溫材料以及摩擦領域的使用范圍。為了解決這些問題，本論文從物理改性和化學改性兩方面研究了酚醛樹脂的改性問題，并對改性酚醛樹脂/碳纖維增強酚醛樹脂復合材料的制備及摩擦磨損性能的影響進行了初步探索。主要工作內(nèi)容如下：
　　采用一步水熱合成法制備了石墨烯-四氧化三鐵納米粒子。研究了石墨烯-四氧化三鐵納米粒子填充改性酚醛樹脂/碳纖維復合材料的摩擦磨損特性以及作用規(guī)

2、律。石墨烯-四氧化三鐵納米粒子作為填料，可以降低摩擦系數(shù)和比磨損率。研究結果表明：石墨烯-四氧化三鐵納米粒子最佳含量為2.0wt%；
　　選用碳纖維粉末來增強改性酚醛樹脂，通過熱重分析測試表明，碳纖維粉末可以明顯的增強復合材料的熱穩(wěn)定性能，添加碳纖維粉末的復合材料的熱分解溫度相對于未添加碳纖維粉末的提高12%左右；在導電性方面，添加2.0wt%碳纖維粉末的復合材料相對于未添加碳纖維粉末的復合材料的平面內(nèi)和面外導電率分別提高了80%

3、和300%。同時,還探討了在不同載荷和轉(zhuǎn)速對碳纖維復合材料摩擦磨損的影響以及碳纖維粉末對碳纖維復合材料的改性規(guī)律和作用機理。
　　從基體結構改性酚醛樹脂，選用三聚氰胺改性酚醛樹脂，研究了不同三聚氰胺添加含量對改性酚醛樹脂/碳纖維復合材料對摩擦磨損特性以及熱穩(wěn)定性能的影響。通過熱失重分析測試，表明改性酚醛樹脂/碳纖維復合材料的熱穩(wěn)定性有明顯的提高，添加三聚氰胺的碳纖維復合材料相比于未添加的復合材料的熱分解溫度提升了10%左右。同時，

4、添加三聚氰胺改性酚醛樹脂/碳纖維復合材料的摩擦系數(shù)降低、磨損率明顯減小。
　　采用掃描電鏡來研究不同的改性方法對改性酚醛樹脂/碳纖維復合材料的摩擦磨損機理。結果表明：當添加粒子時，摩擦磨損機理主要是磨料磨損，并且隨著應力的增加，作用在粒子上的力，發(fā)生應力改變，在表面出現(xiàn)了應力集中現(xiàn)象。對于基體改性，發(fā)現(xiàn)在干摩擦后的碳纖維復合材料表面上很少有空洞、耙犁以及樹脂的斷裂。這說明樹脂的脆性得到了改善，碳纖維復合材料的基體基本沒有發(fā)生形變，