无水硫酸钙晶须含量对其增强树脂基制动复合材料摩擦学性能影响

*希魁福州大学福建，福州，350108：研究采热压型法不同水硫钙晶含量的摩擦合材，在速摩擦验机上水硫酸钙减缓擦材高温热现，有提高复合：制动系统是车辆最重要的安全装置之一，起着、行车制动、驻车制动等作用，因此对制动材料的安全性、环保性和舒适性提出了更高的要求［1通常制动材料由增强相、粘结剂、填料及摩擦性能调节剂等组成，目前较多的采用半金属摩擦材料、无石棉混合纤维摩擦材料、粉末冶金摩擦材料［2，3。其中无石棉混合纤维增强有机摩擦材料因其性能调控余地大、工艺简单、原材料获取方便而受到肯定。尤其是新型增强纤维的研究和开发成为混杂纤维制动摩擦材料进一步推广应用的关键因素。硫酸钙晶须集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体，具有高强度、高模量、高韧性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能，同时其原料廉价、易得，且合成条件较平和，可用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、沥青、磨擦和密封材料中作补强增韧剂或功能型填料；又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料，是一种极具应用潜力的无机盐晶须材料7]动摩擦材料，研究不同盘温下晶须含量对复合材料摩擦磨实验部分试验材料及

料提供）主要强相腰果壳改性酚醛树脂（友，建汽车配工业提供）石为填进行制摩擦合材的配方设计。本研采用压成工艺摩擦合材，其中无%1203450和0。样艺线：料处→料→混料→→热压成型→→10rm的JF801S在-6T四上式上行。将的复合材料试样加工成标准试块，采用吉林工GB5763-2008［8］4类盘式制动器用衬片规定测定采用荷兰公司XL30型环境扫描电子显微镜对如图1所示。（a）Friction（b）WearFig.1Effectofdifferentcontentsofanhydrouscalciumsulfatewhiskersontribologicalperformanceoffriction1不同盘温下无水硫酸钙晶须含量对制动复合材料摩擦学性能的影响时，复合材料的摩擦系数在低含量（10%和20%）时略有对100℃时有一个较明显的提升，均值0.35左右，存在表现出与中低温不一样的规律，材料在晶须含量为20%时出现最低值，如350℃时仅为0.16，而后当晶须含量超过30%后，无水硫酸钙晶须的耐热性优势开始体现，在60%时线性增加到0.36。这说含量的无水硫酸钙晶须在高图1（b）为不同温度下试样的磨损率随无水硫酸钙晶100～250℃时，不同晶须含量的试样磨损率维持在较低水平，其数值在0.5×107cm3/N•m左右波动，且幅度较小，均符合国标要求。在300℃时，晶须的加入表现出明显的耐磨作用，从1.28×107cm3/N•m步升高到350℃后，磨损率都有所升高，在低含量（10%和随含量增加磨损率又重新升高，但整体磨损率均小于Fig.2Effectofdifferentcontentsofanhydrouscalciumsulfatewhiskersonstabilityoffrictioncoefficientandfadeoffrictionmaterials图2

为了更好的评价摩擦系数对材料制动性能的影响规fxfinf50为5fxfin和f5fx2~0时4%白样材料热线和擦系波动性曲1%2%试样f350/fmax值显著升高，即本试验条件下，晶须含量超过有效降低并消除热现象，增强作用较为明显，同时对重要的影响，特别是复合材料的抗高温性能与摩擦系试样表面为观察对象，分别对含量为0%和50%的无水硫酸1503） Fig.3Surfacemorphologiesofblanksampleand50%anhydrouscalciumsulfatewhiskerssampletestedat150℃坏形式是以黏着磨损为3（b）为硫酸钙晶须含量为50%的试样摩擦表面。比较图3（a）可以发现，其摩擦表颗粒状，配合能谱分析，发现磨屑中的CaSO4成充分说明50%硫酸钙晶须的试样表面主要破坏方式为1155%%.35035%导致化铝硫酸钙须的性差，容易“三体”2504）2）5%（b

Fig.4Surfacemorphologiesofblanksampleand50%anhydrouscalciumsulfatewhiskerssampletestedat250℃图4250℃时不同硫酸钙晶须含量的复合材料结合试样从150℃到250℃时摩擦系数的变化可知，温所不同。硫酸钙晶须含量为50%的试样表面的磨损方式仍法形成足够有效的犁沟效应，因此产生严重热，摩擦系数严重下降。图5（b）为无水硫酸钙晶须含量为50%时的5（a）有着较明显区别。试样表 Fig.1Surfacemorphologiesofblanksampleand50%anhydrouscalciumsulfatewhiskerssampletestedat350℃图5350℃时不同硫酸钙晶须含量的复合材料发现明显的树脂重凝区，说明材料高温热现象被有效损方式为“边界润滑”下的磨粒磨损合材50%无结合1材料摩擦学性能变化规律可以看出，温度是用。50%无水硫酸钙晶须的试样虽然在低温下对摩擦系

有效减缓热的现象。同时在三个温度下，含50%晶须了10%。因此综上分析，复合材料在不同温度下的摩擦磨损机理变化可概括为表1。摩擦系数大体上随着盘温的升高呈现先增高后降低的趋势，且达到峰值时的温度会随着晶须含量的增加而提高。高含量的无水硫酸钙晶须在高温区对提高并稳定复合材料显著的降低，且在低晶须含量（10%和20%）时达到较低缓摩擦材料高温时的热现象，有效提高复合材料的高（20113514110006）（51075074）于川江,屏.现代制动用刹车材料的应用研究和展望.润滑与密封,2010,2,103-106.D.ChanandG.W.Stachowiak.Reviewofautomotivebrakefrictionmaterials[J].Proc.InstnMech.EngrsVol.218PartD:AutomobileEngineering,2004,953-966.，，，.制动用有机摩擦材料的研究进展.摩擦学学报,2011,(1),88-96.WANGHonggang,MUBo,RENJunfang,etal．MechanicalandtribologicalbehaviorsofPA66/PVDFblendsfilledwithcalciumsulphatewhiskers.PolymerComposites，2009,30(9),1326-1332..硫酸钙晶须的研究现状及进展.化工新型材料,2006,34(12),30-MULiwen,CHENJian,SHIYijun,etal．Durablepolytetrafluoroethylenecompositesinharshenvironments:Tribologyandcorrosioninvestigation．A