介孔材料原位增強(qiáng)酚醛樹脂基摩擦材料的制備及性能研究.pdf

1、酚醛樹脂(PR)具有較高的力學(xué)強(qiáng)度、良好的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性,原材料便宜且易加工等特點(diǎn),是聚合物基摩擦材料最常用的基體樹脂。在摩擦材料制動時,因摩擦生熱使摩擦材料表面急劇升溫,在高溫環(huán)境下,摩擦材料保持較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和較低的磨損率,是人們對其安全性和使用壽命所提出的要求,基體樹脂是摩擦材料中對熱最敏感的組分,因此提高基體樹脂的熱穩(wěn)定性是研制高性能摩擦材料的關(guān)鍵之一。
　　本文優(yōu)化了線性酚醛樹脂(NPR)的合成工藝,合成了不同結(jié)構(gòu)

2、和孔徑的介孔材料,通過原位聚合制備介孔SiO2/線性酚醛樹脂復(fù)合材料,以其為基體制備摩擦復(fù)合材料,并表征其性能,主要研究工作如下:
　　1、采用L16(45)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對線性酚醛樹脂的合成工藝進(jìn)行研究,通過改變反應(yīng)溫度合成一系列分子量不同的線性酚醛樹脂,以其為基體樹脂制備復(fù)合材料,研究 NPR的分子量與其復(fù)合材料性能間的關(guān)系,確定NPR的合成工藝為:酚醛摩爾比1:0.9,催化劑用量2.0％,反應(yīng)時間4h,反應(yīng)溫度85℃。

3、　　2、通過溶膠-凝膠法,分別以非離子型表面活性劑P123和F127為模板劑,以正丁醇為共溶劑,1,3,5-三甲苯為擴(kuò)孔劑,以正硅酸乙酯(TEOS)為無機(jī)硅源,控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)介質(zhì)的酸性及反應(yīng)途徑,合成了一系列有序硅基介孔材料(MS),并通過XRD、氮?dú)馕絻x、SEM、TEM和TGA對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。分析結(jié)果表明,這些介孔材料具有典型的二維六方和三維立方介孔結(jié)構(gòu)特征,孔徑為3.70~20.3nm,孔容為0.57～2.34cm3/g,比

4、表面積為605~751m2/g,這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征,有利于改善與樹脂基體的界面相容性。
　　3、通過原位聚合制備介孔 SiO2/NPR雜化復(fù)合材料,并分析了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能。利用FT-IR、TGA、氮?dú)馕絻x、SEM和TEM等表征手段研究了介孔 SiO2/NPR雜化材料的結(jié)構(gòu),并通過DSC和TGA分析介孔SiO2/NPR復(fù)合材料的熱性能。結(jié)果表明,NPR分子鏈嵌入介孔材料孔道內(nèi),并發(fā)生鍵接作用,介孔材料添加對復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變

5、溫度有一定提高,且可有效改善復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。
　　4、利用定速摩擦試驗(yàn)機(jī),研究介孔材料對增強(qiáng)復(fù)合材料摩擦性能的影響。研究表明,添加介孔材料可提高復(fù)合材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性、降低磨損率;不同處理方式介孔材料中,球磨處理SBA-15增強(qiáng)復(fù)合材料的摩擦性能提高較明顯;不同結(jié)構(gòu)介孔材料中,KIT-6增強(qiáng)復(fù)合材料的摩擦性能較好;5%介孔材料用量增強(qiáng)復(fù)合材料的摩擦系數(shù)較穩(wěn)定,磨損率較低。對復(fù)合材料摩擦機(jī)理分析認(rèn)為,PR分子鏈與介孔材料內(nèi)外表

6、面發(fā)生鍵接作用,部分分子鏈或鏈段嵌入介孔材料孔道內(nèi),形成“有機(jī)-無機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”,提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性;在摩擦過程中,由于PR分子鏈與介孔材料內(nèi)外纏結(jié),使介孔材料較難從基體樹脂中剝離,降低了磨損量,提高了復(fù)合材料的高溫摩擦性能。
　　5、對復(fù)合材料的力學(xué)性能和動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明,介孔材料添加對復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度影響不明顯,對復(fù)合材料的彎曲性能有較顯著的影響,其中球磨處理和偶聯(lián)處理有利于復(fù)合材料彎曲性能提高,與純P