发布时间:2018-05-14 阅读次数:1719 信息来源:高性能纤维复材资讯
因为最近工作上事情比较多,所以公众号更新就落下了,对读者说一声抱歉;以下是一篇在翻阅资料时看到以前的文献分享给大家参考;
摩擦材料是一种高分子三元复合材料,是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成。其中增强纤维是摩擦材料中的基材,对于摩擦材料的性能起着决定性作用。摩擦材料对其使用的纤维组分要求:(1) 增强效果好。(2) 耐热性好。在摩擦工作温度下不会发生熔断、碳化与热分解现象。 (3) 具有基本的摩擦系数。(4) 硬度不宜过高,以免产生制动噪音和损伤制动盘或鼓。 (5) 工艺可操作性好。
传统的摩擦材料含30%的石棉,石棉是一种天然的矿物纤维,由于它所具有的高性价比,很快就成为摩擦材料中的主要基材料。但由于石棉对人体有强烈的致癌作用而被国家逐渐禁止使用,因此石棉的替代纤维的研究开发就显得尤为重要。目前国内石棉的主要替代纤维有钢纤维、矿物纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等。钢纤维强度较高、热稳定性好,但材料密度较大、易锈蚀和损伤对偶;玻璃纤维虽然强度高、价格便宜,但在高温阶段摩擦性能不稳定,不耐磨;矿物纤维强度低、热稳定性差,芳纶纤维虽然强度高、热稳定性好、不易损伤对偶、磨损率低、摩擦系数稳定,但价格昂贵、混料难以均匀,在使用时还要添加其他纤维;碳纤维也同样存在价格昂贵等不足。
玄武岩纤维是以玄武岩矿石为原料,将矿石破碎后加入熔炉中,在1450℃~1500℃熔融后,将均匀的熔融物通过拉丝漏板先拉成粗纤维,然后再将粗纤维由拉丝机拉制成各种规格的连续纤维,与玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等其它高性能纤维相比,玄武岩纤维不仅力学性能佳,而且具有很多优异功能性,如耐高温性能好,可在-260~700℃范围内连续工作;耐酸耐碱,抗紫外线性能强,吸湿性低,有更好的耐环境性能;绝缘性能好,高温过滤性佳,抗辐射等
表1 各种纤维材料的机械性能对比

中材科技股份有限公司双威事业部曾用玄武岩纤维段切纱试制了摩擦材料纤维直9-13vm,长度5-10 mm。在混料过程中发现玄武岩短切纤维易于分散。表2为几种配方中用玄武岩短切纤维增强摩擦材料的摩擦系数值。
表2 用玄武岩短切纤维增强魔擦材料的靡擦系数值

配方1、2采用的是单一玄武岩纤雄增强 .配方3混杂其它纤维增强
由表2可见,由于玄武岩纤维的高温稳定性能,使用其短切纤维增强的摩擦材料在高温时摩擦系数较稳定。在350℃性能测试时并没有发生某些人造矿物纤维增强摩擦材料容易出现的表面龟裂现象,而且摩擦试验时制动噪音小。
国外在上世纪70年代就有相关专利的申报。1971年美国专利US3896075就提出了用玄武岩棉替代石棉用于摩擦材料,使用的玄武岩棉是通过离心喷吹法制得的,纤维平均直径为10一11vm,在干法混料时要求纤维的长度不超过2.5 mm,专利所使用的配方中玄武岩棉所占的质量百分比为40%-60%,树脂为8%一15%,其他为填料和添加剂。使用此配方制成的摩擦片高温性能好、摩擦系数稳定.比传统的石棉摩擦材料具有更高的剪切强度和更好的抗折强度。欧洲专利EP0892191中还提到利用玻璃纤维、铜纤维和玄武岩连续纤维混合纱编织的织物作为摩擦材料增强用材料,按一定的工艺技术要求进行浸胶、制坯、压制、热处理等过程制成摩擦片。这种摩擦片具有很高的剪切强度和抗压强度,并且抗断裂、耐磨损。
综上诉述,玄武岩短切纤维基摩擦材料具有高温摩擦系数稳定、热衰退小和制动噪音低等特点。适合作为摩擦材料的主增强材料。对玄武岩纤维进行表面处理,以及配方调整,还可以更好地提高摩擦材料的整体性能。因此可以说玄武岩纤维在摩擦材料领域的应用具有光明前景。
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