碳納米管改性碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料的制備與研究.pdf

1、近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)以及航空工業(yè)的迅速發(fā)展，摩擦材料領(lǐng)域的研究也發(fā)生了急速的增長(zhǎng)。紙基摩擦材料作為一類重要的濕式摩擦材料，主要應(yīng)用于汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的離合器上。如何提高紙基摩擦材料的摩擦系數(shù)、摩擦穩(wěn)定性、耐熱性以及耐磨性仍然是目前紙基摩擦材料面臨的主要問題。為此，許多學(xué)者已經(jīng)從提高材料中纖維與樹脂之間的界面結(jié)合與尋找出摩擦性能優(yōu)異的填料體系兩方面入手，展開了研究。
　　本文首先通過添加竹纖維和碳納米管制備出了界面結(jié)合性較好的紙基摩擦

2、材料。研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管的加入能夠很好地改善材料中纖維和樹脂的界面結(jié)合性能，從而提高了材料的摩擦性能。當(dāng)碳納米管含量為4wt.％時(shí)，試樣的動(dòng)摩擦系數(shù)達(dá)到最大值，為0.1031，此時(shí)，試樣的摩擦穩(wěn)定性和耐磨性能也較好。熱分析結(jié)果顯示，試樣在加熱到1000℃過程中，添加4wt.％碳納米管的試樣的質(zhì)量損失比未添加碳納米管的試樣減少了10％。掃描電鏡測(cè)試結(jié)果表明，在整個(gè)體系中，竹纖維能夠很好的附著于碳纖維上，改善了碳纖維和樹脂之間的界面結(jié)合性能

3、，而碳納米管優(yōu)先吸附于竹纖維上，這又保護(hù)了竹纖維在摩擦過程中的受熱分解，提高了試樣的耐熱性能。
　　為了更進(jìn)一步提高材料的摩擦性能，我們?cè)谏鲜鲶w系中分別加入了碳化硅、碳化硼、氧化鋁、氧化鋯以及硼化鋯等填料以及稀土化合物，并研究了填料含量和稀土種類等與試樣摩擦性能之間的關(guān)系，對(duì)不同填料在體系中的作用形式以及試樣的摩擦性能進(jìn)行了初步探討。結(jié)果表明，當(dāng)試樣中含有3wt.％Ce(NO3)3和15wt.％硼化鋯時(shí)，材料的摩擦性能最佳，材料的

4、動(dòng)摩擦系數(shù)為0.13285，動(dòng)/靜摩擦系數(shù)比為0.9010，動(dòng)摩擦系數(shù)在500次摩擦過程中的變異系數(shù)為0.75，磨損率為0.6×10-8cm3J-1。
　　最后，研究了以硼化鋯為填料、碳納米管改性碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料的壓縮回彈性能、導(dǎo)熱性能、耐熱性能以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，并分析了這些性能與試樣摩擦性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明，隨著硼化鋯含量的增加，雖然試樣的壓縮率和導(dǎo)熱系數(shù)略有下降，但是，動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試和綜合熱分析結(jié)果表明，含有15wt.