碳納米管改性碳纖維增強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。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。當碳納米管含量為4wt.％時，試樣的動摩擦系數(shù)達到最大值，為0.1031，此時，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％。掃描電鏡測試結(jié)果表明，在整個體系中，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。
　　為了更進一步提高材料的摩擦性能，我們在上述體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，對不同填料在體系中的作用形式以及試樣的摩擦性能進行了初步探討。結(jié)果表明，當試樣中含有3wt.％Ce(NO3)3和15wt.％硼化鋯時，材料的摩擦性能最佳，材料的

4、動摩擦系數(shù)為0.13285，動/靜摩擦系數(shù)比為0.9010，動摩擦系數(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紙基摩擦材料的壓縮回彈性能、導熱性能、耐熱性能以及動態(tài)力學性能，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熱系數(shù)略有下降，但是，動態(tài)力學測試和綜合熱分析結(jié)果表明，含有15wt.