介孔材料原位增强酚醛树脂基摩擦材料的制备及性能研究

【摘要】酚醛树脂(PR)具有较高的力学强度、良好的耐热性和尺寸稳定性,原材料便宜且易加工等特点,是聚合物基摩擦材料最常用的基体树脂。在摩擦材料制动时,因摩擦生热使摩擦材料表面急剧升温,在高温环境下,摩擦材料保持较稳定的摩擦系数和较低的磨损率,是人们对其安全性和使用寿命所提出的要求,基体树脂是摩擦材料中对热最敏感的组分,因此提高基体树脂的热稳定性是研制高性能摩擦材料的关键之一。本文优化了线性酚醛树脂(NPR)的合成工艺,合成了不同结构和孔径的介孔材料,通过原位聚合制备介孔SiO2/线性酚醛树脂复合材料,以其为基体制备摩擦复合材料,并表征其性能,主要研究工作如下：1、采用L16(45)正交试验设计对线性酚醛树脂的合成工艺进行研究,通过改变反应温度合成一系列分子量不同的线性酚醛树脂,以其为基体树脂制备复合材料,研究NPR的分子量与其复合材料性能间的关系,确定NPR的合成工艺为：酚醛摩尔比1：0.9,催化剂用量2.0%,反应时间4h,反应温度85℃。2、通过溶胶-凝胶法,分别以非离子型表面活性剂P123和F127为模板剂,以正丁醇为共溶剂,1,3,5-三甲苯为扩孔剂,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源,控制反应温度、反应介质的酸性及反应途径,合成了一系列有序硅基介孔材料(MS),并通过XRD、氮气吸附仪、SEM、TEM和TGA对其结构进行表征。分析结果表明,这些介孔材料具有典型的二维六方和三维立方介孔结构特征,孔径为3.70-20.3nm,孔容为0.57-2.34cm3/g,比表面积为605-751m2/g,这种独特的结构特征,有利于改善与树脂基体的界面相容性。3、通过原位聚合制备介孔SiO2/NPR杂化复合材料,并分析了复合材料的结构及性能。利用FT-IR、TGA、氮气吸附仪、SEM和TEM等表征手段研究了介孔SiO2/NPR杂化材料的结构,并通过DSC和TGA分析介孔SiO2/NPR复合材料的热性能。结果表明,NPR分子链嵌入介孔材料孔道内,并发生键接作用,介孔材料添加对复合材料玻璃化转变温度有一定提高,且可有效改善复合材料的热稳定性。4、利用定速摩擦试验机,研究介孔材料对增强复合材料摩擦性能的影响。研究表明,添加介孔材料可提高复合材料摩擦系数的稳定性、降低磨损率；不同处理方式介孔材料中,球磨处理SBA-15增强复合材料的摩擦性能提高较明显；不同结构介孔材料中,KIT-6增强复合材料的摩擦性能较好；5%介孔材料用量增强复合材料的摩擦系数较稳定,磨损率较低。对复合材料摩擦机理分析认为,PR分子链与介孔材料内外表面发生键接作用,部分分子链或链段嵌入介孔材料孔道内,形成“有机-无机互穿网络结构”,提高了复合材料的热稳定性；在摩擦过程中,由于PR分子链与介孔材料内外缠结,使介孔材料较难从基体树脂中剥离,降低了磨损量,提高了复合材料的高温摩擦性能。5、对复合材料的力学性能和动态力学性能进行研究,结果表明,介孔材料添加对复合材料的冲击强度影响不明显,对复合材料的弯曲性能有较显著的影响,其中球磨处理和偶联处理有利于复合材料弯曲性能提高,与纯PR基复合材料比较,球磨SBA-15增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别提高了15%和10%,适宜的介孔材料孔径和用量,有助于复合材料弯曲性能提高;动态力学分析显示,介孔材料的孔径和用量对复合材料的初始储能模量影响较大,与纯PR基复合材料相比较,介孔材料增强复合材料的高温储能模量较稳定,复合材料的损耗峰向高温偏移,复合材料Tg提高近20℃。
【作者】余传柏；
【导师】韦春；
【作者基本信息】广西大学，化学工艺，2014，博士
【关键词】介孔二氧化硅；酚醛树脂；原位聚合；摩擦系数；磨损；

【参考文献】
[1]仇宏景.国风文化对日本平安时期教育的影响[D].河北大学,教育史,2014,硕士.
[2]郑倩华.河北省曲阳聚龙洞地貌特征及成因[D].河北师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[3]张淼.当前大学生马克思主义信仰教育问题及对策研究[D].广东外语外贸大学,思想政治教育,2013,硕士.
[4]唐秀芳.无线传感器网络跨层设计方法研究[D].江南大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[5]王恒.论《东庄图册》在中国山水画史中的地位及影响[D].湖南师范大学,美术学,2014,硕士.
[6]徐涛.基于多特征的足球视频索引算法研究[D].华中科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[7]李锦.空间互联系统的分散控制[D].西安电子科技大学,精密仪器及机械,2012,硕士.
[8]高菲菲.二次光滑局部线性回归的核密度函数选择分析[D].华中师范大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[9]刘志雄,陈旭.中国与马来西亚双边贸易流量及贸易潜力研究[J].东南亚纵横,2014,07:36-41.
[10]王兵.中国上市公司关联交易及其对公司绩效的影响研究[D].南京财经大学,金融学,2012,硕士.
[11]姜雷.一种改进的蚁群算法及其在水利资源调度中的应用[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[12]李鹏.好莱坞宗教题材电影与美国主流价值观的关系透视[D].黑龙江大学,宗教学,2013,硕士.
[13]南方日报记者陈若然.A股或反弹再创新高[N].南方日报,2014-09-10A17.
[14]应文静.卡介苗感染的遗传免疫缺陷研究[D].复旦大学,儿科学,2012,硕士.
[15]王磊.家长代表参与小学体育课堂教学的初步研究[D].苏州大学,体育教育训练学（专业学位）,2013,硕士.
[16]李音.沈阳市信息服务企业发展政策环境问题研究[D].沈阳理工大学,企业管理,2012,硕士.
[17]程颖.中国元素与文化认同研究[D].安徽大学,传播学,2013,硕士.
[18]杨艺.谭小麟艺术歌曲的演唱研究[D].上海大学,音乐学,2013,硕士.
[19]阿杜洛.中国对巴西石油行业的投资及其经济影响[D].东华大学,国际贸易学,2013,硕士.
[20]孟伟.多羧酸功能配合物的构筑、性能及中心金属交换机理研究[D].郑州大学,无机化学,2014,博士.
[21]郑晓芸.车载雷达伺服系统中冗余CAN总线技术研究[D].南京理工大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[22]窦维龙.局部进展期直肠癌新辅助治疗后病理消退的多因素分析以及预后意义[D].第二军医大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[23]张晓茹.Mg-8Al-xCa(x=0.5,1.0,1.5)合金的显微组织与力学性能[D].太原科技大学,材料学,2014,硕士.
[24]李庆祝,余玲玲,单光先,王刚.数据挖掘及应用[J].现代电子技术,2002,12:28-30.
[25]杨晨.Cu掺杂ZnO稀磁半导体的制备、微观结构和磁特性研究[D].复旦大学,粒子物理与原子核物理,2011,硕士.
[26]方程.口译中不当停顿现象分析[D].上海外国语大学,翻译,2013,硕士.
[27]马瑶.行政决策中的公民网络参与研究[D].河北大学,行政管理,2014,硕士.
[28]王芳.审美判断与文化批判：刘再复文学批评研究[D].牡丹江师范学院,文艺学,2012,硕士.
[29]吴广.栗柄金粉蕨的化学成分及金粉蕨素药理活性研究[D].南华大学,药理学,2012,硕士.
[30]张静中.北马冢村新农村建设的可持续发展研究[D].内蒙古师范大学,人口、资源与环境经济学,2013,硕士.
[31]王昊,徐凯琪,林明翔,唐代春,孙洋,闫勇,陈彬,胡飞,詹元杰,陈宇阳,贲留斌,刘燕燕,黄学杰.锂电池百篇论文点评(2014.8.1—2014.9.30)[J].储能科学与技术,2014,06:629-641.
[32]刘振华.甲状腺相关眼病患者血清sICAM-1和sVCAM-1的检测及临床意义[D].郑州大学,眼科学,2013,硕士.
[33]于成龙.抗战时期晋绥根据地民兵组织研究[D].山西师范大学,中国近现代史,2013,硕士.
[34]张欣.无线传感器网络电能节能管理系统的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,软件工程,2013,硕士.
[35]张军.基于稀疏表示的射频干扰抑制技术研究[D].国防科学技术大学,电子科学与技术,2012,硕士.
[36]韩勇,陈戈,甘宇亮,刘祥明.基于CAD数据建立GIS文本数据库方法探讨[J].测绘通报,2004,05:22-24.
[37]李好.高中英语教学中的语境与词汇习得的相关性研究[D].上海师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[38]马玉春,宋瀚涛.基于搜索引擎的知识发现[J].计算机工程与应用,2004,30:178-180+220.
[39]杨丹.黔产道地药材南板蓝种质资源与质量标准提升研究[D].贵阳中医学院,中药学,2012,硕士.
[40]杨秀清.拓展跨国经营 培育中国的跨国公司[D].对外经济贸易大学,国际贸易,2003,硕士.
[41]陈钧霆.县级政府事权与财力不匹配问题研究[D].中共中央党校,政治学理论,2013,硕士.
[42]李伟荣,阮健,任燕,白继平.2D阀控单出杆激振缸低频特性研究[J].中国机械工程,2014,01:97-102.
[43]赵燕珍,张海燕,吴小丽,刘仲明,王捷.DNA电化学生物传感器的研究进展[J].生物医学工程学杂志,2013,01:208-212.
[44]赵中华.基于主体视角的历史文化街区旅游形象研究[D].南京师范大学,人文地理学,2012,硕士.
[45]杨硕.王朔顽主小说的矛盾性探究[D].河北师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[46]孟庆周.彝良县客运站滑坡失稳机理和稳定性研究[D].石家庄经济学院,地质工程,2012,硕士.
[47]周艳君.上海杨浦区卫生统计查询系统的设计与实现[D].东华大学,软件工程（专业学位）,2014,硕士.
[48]张宗法.汽车起动机性能测试系统设计[D].东北大学,控制理论与控制工程,2010,硕士.
[49]林正怀.石墨烯的光学性质及其在激光器中的应用[D].华侨大学,电子科学与技术,2013,硕士.
[50]杜学勤.中药口含片的制备与质量标准研究[D].山西医科大学,药物化学,2003,硕士.