碳酸钙增强树脂基复合材料的摩擦磨损性能0水循环

碳酸钙增强树脂基复合材料的摩擦磨损性能

碳酸钙增强树脂基复合材料的摩擦磨损性能 碳酸钙品须是近年出现的。种新型针状材料，因其结晶形式为单品，晶体内部几乎尢缺陷，具有强度高、模量高、耐热与隔热性好等优良特性，与塑料复合时和基体树脂的相容性好，可以改善制品的加工性能，提高力学性能。碳酸钙品须是一种质优价廉的绿色环保材料，具有很强的市场竞争力，所以广泛应用于汽车、塑料、电气部件制造、高光洁度结构部件制造等领域。但由于碳酸钙表面有相当大比例可被水解，导致粒子表面因存在大量的羟基而变为亲水疏油，在有机介质中难于均匀分散，与基料之间没有结合力，易造成界面缺陷。根据氢键作用理论，CaC03粒子干燥时，表面羟基相互作用形成氢键，粒子间依靠氢键作用而相互聚集，从而形成硬团聚。所以必须对CaC03晶须进行表面改性，以降低表面能，减小CaC03颗粒问的附聚力，改善在基体中的分散性和分散稳定性，降低两相界面张力，调节疏水性，提高与有机基料之问的润湿性和结合力，从而改善复合材料的性能。碳酸钙品须同各种塑料配合时，能获得优良的增强效果。特别是作为塑料的复合体用时，在弯曲强度寸。稳定性方面具有优良的性能，同时具有檄好的热稳定性，故在工程塑料方面具有广阔的应用前景。另外，各种塑料在射出成形时，因受水份等的影响而发生银灰条痕缺陷，而用碳酸钙品须时因尢结晶水不会发生上述问题，同时可克服使用长纤维在其表而露出而影响其平滑度和美观性差的缺点。 碳酸钙品须在摩擦材料中的应用，在日本、美国被开发的较早，发表了大量的应用专利。国内关于碳酸钙品须在复合材料中的应用已经进入面向工业化开发的前划研究。国内对碳酸钙品须这一具有发展潜力的高性价比新材料的开发还处于起步阶段，大多还处于实验室水平，虽然可以见到一些产品，但还不能满足产业化批量生产的要求。 本文利用碳酸钙品须制各。种树脂基复合材料，研究其含量和偶联处理对复合材料摩擦磨损性能的影响，为碳酸钙在复合摩擦材料的应用提供一种实验依据。1 实验1．1 实验材料 复合材料主要由增强相、基体和填料三大部分组成。本文选用增强相为碳酸钙品须，平均长径比一般50～80mm，长度为50～200μm，直径为l～4μ m，密度2．9～3．0g／cm3，抗拉强度为20．5GPa，弹性模量为l 78 GPa；基体为脞果壳油改性酚醛树脂；填料包括铜粉、氧化铝、碳、硬脂酸锌等。1．2试样制备 在成型前预先将树脂、增强材料，填料等原料充分混合均匀，通过热压使树脂在高湍和高压下呈熔融状态，进一步增加其流动性和渗透性，使填料和增强纤维在树脂作用下，紧密结合在。起，然后进行后处理：将半成品放入热处理箱中，在一温度下，经过。段时问，使其在热压成型中还末完全吲化的树脂得到完全固化，使制动片的性能趋于稳定。l.3性能测试 采用JFl50D一II型定速摩擦试验机实验，完全遵照GB5763一l998的标准设计而成。摩擦试验方法是先把试片的面磨平，然后将试片在常温下进行磨合至试片与圆盘的接触而积达95％以上。磨合好的试片用千分尺测量其厚度。每个试片测五点(即试片的四个角和中央位置)，求其算术平均值。在盘温为l50℃时记录5000 r／rain试验期间的摩擦力，待试片冷却至窜温时测量其摩擦后的厚度。2实验结果与讨论2．1 碳酸钙晶须含量对复合材料摩擦性能的影响 碳酸钙品须有显著的增强、增韧作用，且来源广泛。因而可以在降低制品制造成本的同时提高制品的性能，从而提高制品的性价比。碳酸钙品须为微米级，幽聚现象少，易于分散，可以更有效地发挥增强、增韧作用。此实验根据以下配方分析不同含量对碳酸钙品须对复合材料摩擦磨损性能的影响如表l所示。测试各试样在150℃的摩擦磨损性能如表2所示。 从表2可以看出，复合材料的摩擦系数随着碳酸钙品须含量的增加，呈先增大后减小的趋势，并在碳酸钙品须含量为20份时达到最大值；复合材料的磨损率随着碳酸钙品须含量的增加，呈先减小后增大的趋势，并在碳酸钙品须含量为20份时达到最小值。即碳酸钙品须含量为20份时，试样的摩擦系数最大，而磨损率最低，具有优良的摩擦磨损性能。加入20份品须相比于l0份品须，摩擦系数提高32％，磨损量降低42％，说明在品须量少于30份的情况下，少量的品须含量变化对摩擦性能的影响比较大。2．2偶联处理对复合材料摩擦性能的影响 用硅烷偶联剂KH-550及KH-570对碳酸钙晶须进行表面处理，实验安排见表3。由于KH-550或KH-570的酒精溶液仪KH-550或KH-570更易与品须表而的羟基进行反麻，加强了偶联剂与品须间的作用力，从而进一步改善复合材料的界面性能。分别对经不同处理的试样进行摩擦磨损性能测试，实验结果如图l所示，图中横坐标表示试样编号，纵坐标μ代表磨擦系数，v为磨损率。 从图l可以看出，经过偶联处理后试样均比术处理试样的摩擦系数提高，而处理后试样的磨损率有所降低。特别是加入30份碳酸钙品须的样品术经偶联处理时，磨损率为O．82，而经过偶联处理后，磨损率减小到0．50和O．57，这是由于碳酸钙经偶联剂处理后，改善了材料的表面性能，提高了碳酸钙品须与腰果壳油改性酚醛树脂基体间的界面粘结性能，从而有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能。 3 结论 1)碳酸钙品须含量为20份时，试样的摩擦系数最大，而磨损率最低，具有优良的摩擦磨损性能； 2)碳酸钙品须经过偶联处理后试样均比未处理试样的摩擦系数提高，而处理后试样的磨损率有所降低。

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