濕化學(xué)改性碳纖維增強(qiáng)濕式摩擦材料摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、濕式摩擦材料是工作在油潤滑條件下的摩擦材料，廣泛應(yīng)用于小型汽車、工程機(jī)械、重載車輛和摩托車等的濕式離合制動裝置中，實(shí)現(xiàn)傳動過程中的制動、離合和變速。碳纖維增強(qiáng)濕式摩擦材料是近年發(fā)展起來的一種新型濕式摩擦材料，具有優(yōu)異的耐熱性能和摩擦磨損性能，能夠滿足高轉(zhuǎn)速、大壓力和潤滑不充分等極端工況的要求。但碳纖維表面較為光滑且化學(xué)惰性很高，影響了其與樹脂基體間的結(jié)合，是摩擦材料過度磨損的原因之一?；诖耍疚耐ㄟ^表面接枝和納米顆粒包覆對碳纖維進(jìn)行表

2、面改性處理，設(shè)計(jì)并制備改性碳纖維增強(qiáng)濕式摩擦材料，探索碳纖表面處理工藝對纖維表面物理化學(xué)狀態(tài)的影響，深入討論了摩擦材料組成、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和摩擦磨損性能之間的關(guān)系。
　　(1)雙烯合成工藝能夠?qū)崿F(xiàn)碳纖維無損傷活化，本文通過水熱雙烯合成工藝制備了馬來酸酐改性碳纖維，研究了改性工藝對碳纖維表面活性、表面結(jié)構(gòu)及摩擦材料拉伸強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明水熱雙烯合成工藝實(shí)現(xiàn)了碳纖維無損傷活化，其表面不飽和碳原子數(shù)目顯著提高，摩擦材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到14

3、.57MPa，顯示出良好的界面結(jié)合，有利于摩擦過程摩擦膜的形成。
　　(2)通過控制水熱雙烯合成反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間制備了馬來酸酐改性碳纖維，研究了反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對碳纖維潤濕性及摩擦材料拉伸強(qiáng)度、孔隙率和摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明反應(yīng)溫度和時間的上升有利于提高馬來酸酐在碳纖維表面的接枝率，增強(qiáng)纖維表面的潤濕性能，有利于其纖維增強(qiáng)摩擦材料摩擦膜的形成。水熱反應(yīng)溫度100℃制得的改性碳纖維增強(qiáng)摩擦材料具有優(yōu)異的耐磨損性能，磨損量僅

4、為1.39mm3;反應(yīng)時間為3h制備的改性碳纖維樣品能夠維持較高的動摩擦系數(shù)，顯示了良好的摩擦學(xué)性能。
　　(3)通過水熱合成工藝在碳纖維表面引入MnO2納米棒實(shí)現(xiàn)多尺度改性，并以其為增強(qiáng)纖維制備了摩擦材料，研究了改性工藝對碳纖維表面活性、表面結(jié)構(gòu)、潤濕性及其纖維增強(qiáng)摩擦材料層間剪切強(qiáng)度的影響，主要結(jié)論有:通過水熱合成工藝實(shí)現(xiàn)了純相MnO2在碳纖維表面的生長，提高了碳纖維的表面活性和潤濕性，改性碳纖維增強(qiáng)摩擦材料的層間剪切強(qiáng)度相比

5、未改性樣品提高了30％。
　　(4)通過控制水熱反應(yīng)溫度和時間制備了MnO2多尺度改性碳纖維，并以其為增強(qiáng)纖維制備了摩擦材料，研究了反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對碳纖維表面形貌及其纖維增強(qiáng)摩擦材料摩擦磨損性能的影響，主要結(jié)論有:反應(yīng)溫度和時間的上升有利于使MnO2生長在碳纖維表面，增強(qiáng)碳纖維的表面活性、表面積和表面粗糙度，提高纖維與樹脂基體間的物理化學(xué)結(jié)合。其中水熱反應(yīng)溫度150℃和反應(yīng)時間24h制備的改性碳纖增強(qiáng)摩擦材料具有完整的摩擦膜，