碳纖維增強(qiáng)聚甲醛復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，工業(yè)化的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)越來(lái)越發(fā)揮其重要作用，同時(shí)對(duì)交通工具和動(dòng)力機(jī)械的速度、負(fù)荷及安全性能要求越來(lái)越高，因此作為交通工具的摩擦材料其相應(yīng)的要求也更高。摩擦材料不僅要具有良好的耐溫性能、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性能及穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，還要具有質(zhì)輕，制動(dòng)時(shí)無(wú)噪音，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，成本低等一系列特點(diǎn)。碳纖維具有良好的耐磨性、導(dǎo)熱率高、抗拉性能好、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)，在摩擦材料中發(fā)揮著舉足輕重的作用。同時(shí)由于界面在復(fù)合材料中能

2、夠起到傳遞應(yīng)力及各組分形成一個(gè)整體的作用，因此界面對(duì)復(fù)合材料綜合性能的發(fā)揮起著關(guān)鍵性作用。研究結(jié)果表明，良好的界面結(jié)合強(qiáng)度有助于復(fù)合材料力學(xué)性能的發(fā)揮。
　　本文首先研究了碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的界面性能，采用丙酮、濃硝酸、硅烷偶聯(lián)劑對(duì)碳纖維進(jìn)行了四種不同性質(zhì)的表面處理，并分別采用處理后的碳纖維制備了碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、微機(jī)控制萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)研究了碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與斷口微觀形貌的變化，結(jié)

3、果表明:碳纖維經(jīng)過(guò)丙酮浸泡，濃硝酸粗化，再經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑處理與碳纖維經(jīng)過(guò)丙酮浸泡，濃硝酸處理增強(qiáng)了碳纖維與基體的結(jié)合強(qiáng)度。
　　緊接著再研究碳纖維與銅顆粒對(duì)聚甲醛復(fù)合材料的摩擦磨損性能、硬度、沖擊強(qiáng)度的影響規(guī)律。將不同含量的碳纖維、銅顆粒加入聚甲醛基體中制成了不同配比的復(fù)合材料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)得摩擦系數(shù)、磨損率、硬度及沖擊強(qiáng)度，并對(duì)磨損后的形貌及沖擊斷面進(jìn)行觀察。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明:碳纖維、銅顆粒顯著提高了聚甲醛的耐磨性，0.628

4、m/s，100N實(shí)驗(yàn)條件下，碳纖維10％+銅顆粒10％構(gòu)成的復(fù)合材料的磨損率最低，其磨損率比單獨(dú)添加碳纖維10％降低了48.5％。摩擦表面形貌分析表明，添加銅顆粒使復(fù)合材料摩擦表面光滑，但卻增大了摩擦系數(shù)。
　　不同含量的碳纖維和銅顆粒的加入會(huì)不同程度的增加摩擦材料的硬度。隨著復(fù)合材料中碳纖維添加量的增加，其硬度值先增大后減小;當(dāng)復(fù)合材料中碳纖維添加量為10％時(shí)，隨著銅顆粒含量的增加，復(fù)合材料的硬度逐漸增大。
　　隨著復(fù)合材