濕化學改性碳纖維增強濕式摩擦材料摩擦學性能研究.pdf

1、濕式摩擦材料是工作在油潤滑條件下的摩擦材料，廣泛應用于小型汽車、工程機械、重載車輛和摩托車等的濕式離合制動裝置中，實現(xiàn)傳動過程中的制動、離合和變速。碳纖維增強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惰性很高，影響了其與樹脂基體間的結合，是摩擦材料過度磨損的原因之一?；诖?，本文通過表面接枝和納米顆粒包覆對碳纖維進行表

2、面改性處理，設計并制備改性碳纖維增強濕式摩擦材料，探索碳纖表面處理工藝對纖維表面物理化學狀態(tài)的影響，深入討論了摩擦材料組成、內部孔隙結構和摩擦磨損性能之間的關系。
　　(1)雙烯合成工藝能夠實現(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、表面結構及摩擦材料拉伸強度的影響。結果表明水熱雙烯合成工藝實現(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，摩擦材料的拉伸強度達到14

3、.57MPa，顯示出良好的界面結合，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溫度和反應時間制備了馬來酸酐改性碳纖維，研究了反應時間和反應溫度對碳纖維潤濕性及摩擦材料拉伸強度、孔隙率和摩擦磨損性能的影響。結果表明反應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，增強纖維表面的潤濕性能，有利于其纖維增強摩擦材料摩擦膜的形成。水熱反應溫度100℃制得的改性碳纖維增強摩擦材料具有優(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性能。
　　(3)通過水熱合成工藝在碳纖維表面引入MnO2納米棒實現(xiàn)多尺度改性，并以其為增強纖維制備了摩擦材料，研究了改性工藝對碳纖維表面活性、表面結構、潤濕性及其纖維增強摩擦材料層間剪切強度的影響，主要結論有:通過水熱合成工藝實現(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，改性碳纖維增強摩擦材料的層間剪切強度相比

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