無(wú)水硫酸鈣晶須含量對(duì)其增強(qiáng)樹(shù)脂基制動(dòng)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能影響

*希魁福州大學(xué)福建，福州，350108：研究采熱壓型法不同水硫鈣晶含量的摩擦合材，在速摩擦驗(yàn)機(jī)上水硫酸鈣減緩擦材高溫?zé)岈F(xiàn)，有提高復(fù)合：制動(dòng)系統(tǒng)是車(chē)輛最重要的安全裝置之一，起著、行車(chē)制動(dòng)、駐車(chē)制動(dòng)等作用，因此對(duì)制動(dòng)材料的安全性、環(huán)保性和舒適性提出了更高的要求［1通常制動(dòng)材料由增強(qiáng)相、粘結(jié)劑、填料及摩擦性能調(diào)節(jié)劑等組成，目前較多的采用半金屬摩擦材料、無(wú)石棉混合纖維摩擦材料、粉末冶金摩擦材料［2，3。其中無(wú)石棉混合纖維增強(qiáng)有機(jī)摩擦材料因其性能調(diào)控余地大、工藝簡(jiǎn)單、原材料獲取方便而受到肯定。尤其是新型增強(qiáng)纖維的研究和開(kāi)發(fā)成為混雜纖維制動(dòng)摩擦材料進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。硫酸鈣晶須集增強(qiáng)纖維和超細(xì)無(wú)機(jī)填料二者的優(yōu)勢(shì)于一體，具有高強(qiáng)度、高模量、高韌性、耐磨耗、耐高溫、耐酸堿、抗腐蝕、易于表面處理、易與聚合物復(fù)合、無(wú)毒等諸多優(yōu)良的理化性能，同時(shí)其原料廉價(jià)、易得，且合成條件較平和，可用于樹(shù)脂、塑料、橡膠、涂料、油漆、造紙、瀝青、磨擦和密封材料中作補(bǔ)強(qiáng)增韌劑或功能型填料；又可直接作為過(guò)濾材料、保溫材料、耐火隔熱材料、紅外線反射材料和包覆電線的高絕緣材料，是一種極具應(yīng)用潛力的無(wú)機(jī)鹽晶須材料7]動(dòng)摩擦材料，研究不同盤(pán)溫下晶須含量對(duì)復(fù)合材料摩擦磨實(shí)驗(yàn)部分試驗(yàn)材料及

料提供）主要強(qiáng)相腰果殼改性酚醛樹(shù)脂（友，建汽車(chē)配工業(yè)提供）石為填進(jìn)行制摩擦合材的配方設(shè)計(jì)。本研采用壓成工藝摩擦合材，其中無(wú)%1203450和0。樣藝線：料處→料→混料→→熱壓成型→→10rm的JF801S在-6T四上式上行。將的復(fù)合材料試樣加工成標(biāo)準(zhǔn)試塊，采用吉林工GB5763-2008［8］4類(lèi)盤(pán)式制動(dòng)器用襯片規(guī)定測(cè)定采用荷蘭公司XL30型環(huán)境掃描電子顯微鏡對(duì)如圖1所示。（a）Friction（b）WearFig.1Effectofdifferentcontentsofanhydrouscalciumsulfatewhiskersontribologicalperformanceoffriction1不同盤(pán)溫下無(wú)水硫酸鈣晶須含量對(duì)制動(dòng)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響時(shí)，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)在低含量（10%和20%）時(shí)略有對(duì)100℃時(shí)有一個(gè)較明顯的提升，均值0.35左右，存在表現(xiàn)出與中低溫不一樣的規(guī)律，材料在晶須含量為20%時(shí)出現(xiàn)最低值，如350℃時(shí)僅為0.16，而后當(dāng)晶須含量超過(guò)30%后，無(wú)水硫酸鈣晶須的耐熱性?xún)?yōu)勢(shì)開(kāi)始體現(xiàn)，在60%時(shí)線性增加到0.36。這說(shuō)含量的無(wú)水硫酸鈣晶須在高圖1（b）為不同溫度下試樣的磨損率隨無(wú)水硫酸鈣晶100～250℃時(shí)，不同晶須含量的試樣磨損率維持在較低水平，其數(shù)值在0.5×107cm3/N?m左右波動(dòng)，且幅度較小，均符合國(guó)標(biāo)要求。在300℃時(shí)，晶須的加入表現(xiàn)出明顯的耐磨作用，從1.28×107cm3/N?m步升高到350℃后，磨損率都有所升高，在低含量（10%和隨含量增加磨損率又重新升高，但整體磨損率均小于Fig.2Effectofdifferentcontentsofanhydrouscalciumsulfatewhiskersonstabilityoffrictioncoefficientandfadeoffrictionmaterials圖2

為了更好的評(píng)價(jià)摩擦系數(shù)對(duì)材料制動(dòng)性能的影響規(guī)fxfinf50為5fxfin和f5fx2~0時(shí)4%白樣材料熱線和擦系波動(dòng)性曲1%2%試樣f350/fmax值顯著升高，即本試驗(yàn)條件下，晶須含量超過(guò)有效降低并消除熱現(xiàn)象，增強(qiáng)作用較為明顯，同時(shí)對(duì)重要的影響，特別是復(fù)合材料的抗高溫性能與摩擦系試樣表面為觀察對(duì)象，分別對(duì)含量為0%和50%的無(wú)水硫酸1503） Fig.3Surfacemorphologiesofblanksampleand50%anhydrouscalciumsulfatewhiskerssampletestedat150℃壞形式是以黏著磨損為3（b）為硫酸鈣晶須含量為50%的試樣摩擦表面。比較圖3（a）可以發(fā)現(xiàn)，其摩擦表顆粒狀，配合能譜分析，發(fā)現(xiàn)磨屑中的CaSO4成充分說(shuō)明50%硫酸鈣晶須的試樣表面主要破壞方式為1155%%.35035%導(dǎo)致化鋁硫酸鈣須的性差，容易“三體”2504）2）5%（b

Fig.4Surfacemorphologiesofblanksampleand50%anhydrouscalciumsulfatewhiskerssampletestedat250℃圖4250℃時(shí)不同硫酸鈣晶須含量的復(fù)合材料結(jié)合試樣從150℃到250℃時(shí)摩擦系數(shù)的變化可知，溫所不同。硫酸鈣晶須含量為50%的試樣表面的磨損方式仍法形成足夠有效的犁溝效應(yīng)，因此產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)幔Σ料禂?shù)嚴(yán)重下降。圖5（b）為無(wú)水硫酸鈣晶須含量為50%時(shí)的5（a）有著較明顯區(qū)別。試樣表 Fig.1Surfacemorphologiesofblanksampleand50%anhydrouscalciumsulfatewhiskerssampletestedat350℃圖5350℃時(shí)不同硫酸鈣晶須含量的復(fù)合材料發(fā)現(xiàn)明顯的樹(shù)脂重凝區(qū)，說(shuō)明材料高溫?zé)岈F(xiàn)象被有效損方式為“邊界潤(rùn)滑”下的磨粒磨損合材50%無(wú)結(jié)合1材料摩擦學(xué)性能變化規(guī)律可以看出，溫度是用。50%無(wú)水硫酸鈣晶須的試樣雖然在低溫下對(duì)摩擦系

有效減緩熱的現(xiàn)象。同時(shí)在三個(gè)溫度下，含50%晶須了10%。因此綜上分析，復(fù)合材料在不同溫度下的摩擦磨損機(jī)理變化可概括為表1。摩擦系數(shù)大體上隨著盤(pán)溫的升高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，且達(dá)到峰值時(shí)的溫度會(huì)隨著晶須含量的增加而提高。高含量的無(wú)水硫酸鈣晶須在高溫區(qū)對(duì)提高并穩(wěn)定復(fù)合材料顯著的降低，且在低晶須含量（10%和20%）時(shí)達(dá)到較低緩摩擦材料高溫時(shí)的熱現(xiàn)象，有效提高復(fù)合材料的高（20113514110006）（51075074）于川江,屏.現(xiàn)代制動(dòng)用剎車(chē)材料的應(yīng)用研究和展望.潤(rùn)滑與密封,2010,2,103-106.D.ChanandG.W.Stachowiak.Reviewofautomotivebrakefrictionmaterials[J].Proc.InstnMech.EngrsVol.218PartD:AutomobileEngineering,2004,953-966.，，，.制動(dòng)用有機(jī)摩擦材料的研究進(jìn)展.摩擦學(xué)學(xué)報(bào),2011,(1),88-96.WANGHonggang,MUBo,RENJunfang,etal．MechanicalandtribologicalbehaviorsofPA66/PVDFblendsfilledwithcalciumsulphatewhiskers.PolymerComposites，2009,30(9),1326-1332..硫酸鈣晶須的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展.化工新型材料,2006,34(12),30-MULiwen,CHENJian,SHIYijun,etal．Durablepolytetrafluoroethylenecompositesinharshenvironments:Tribologyandcorrosioninvestigation．A