[发明专利]一种提高摩擦材料的摩擦磨损性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于耐摩材料领域，尤其涉及一种能够提高摩擦材料的摩擦磨损性能的方法。

背景技术

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，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。被广泛应用在动力的传递或制动减速方面。

随着我国高速公路状况不断完善，汽车行驶速度提高。对摩擦材料的摩擦磨损性能要求越来越高，普通的摩擦材料的摩擦磨损性能不能满足汽车性能的提升，主要反映在摩擦材料高温制动时摩擦系数不稳定（热衰退）磨损大，本发明能有效提高摩擦材料的摩擦磨损性能，使汽车的制动性能进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于为市场提供一种生产工艺简单、成本低廉、节能环保，能够提高摩擦材料的摩擦磨损性能的方法。

本发明的技术方案是：在传统半金属摩擦材料、低金属摩擦材料及NAO摩擦材料等复合摩擦材料中添加复合材料，自制的复合材料的具体步骤是：

（1）分别将聚苯硫醚(PPS)及聚四氟乙烯（PTFE）的外形进行物理处理，过40－80目筛,按1：1混合，制成混合物；

（2）对上述混合物用硫化锌、氟化钙材料进行改性，形成协同效应，使其混合物对滑动速度、载荷、温度等因素影响较小；配方比例（重量比）为：有机混合物：硫化锌：氟化钠=1：2：2；

（3）将上述材料进行充分混合后,用2.5%的添加量，添加在半金属摩擦材料、低金属摩擦材料及NAO摩擦材料等复合摩擦材料中混合均匀；

（4）最后将复合材料进行压制及固化处理，制成具有转移膜特性的耐磨损性能更好的摩擦材料。

下面对转移膜形成机理及影响形成转移膜因素进行分析：

1.填料

为了提高自制复合材料的摩擦学性能，我们对其进行了各种改性研究，其中最主要是添加填料进行共混改性。目前摩擦材料广泛应用的填料有无机粉状填料，纤维填料以及纳米材料。这些填料在摩擦磨损过程中的作用主要有：(1)增强了转移膜在对偶面上的粘着性。(2)填料颗粒破坏了聚合物晶粒结构，减少了向对偶面的转移。(3)填料聚积在摩擦界面，承受了摩擦。

在对偶摩擦时X-射线光电子能谱分析显示有机材料在滑动中分解，产生了FeS和FeSO4及其他成分。这些成分增加转移膜和对磨面的粘结，从而增加磨损抵抗能力，提高了耐磨性。添加Kevlar纤维增强复合材料的抗磨损性能Kevlar纤维增强复合材料在对磨面形成薄而均匀的转移膜。同时Kevlar纤维在摩擦热的作用下促进聚合物的分解和氧化，这有助于提高转移膜的黏结力和提高复合材料的抗磨损能力。

聚合物复合材料的表面界面特性是决定聚合物摩擦学特性的内在因素。纳米微粒表面原子数多，表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键，当纳米粒子加入到高聚物中时，可较容易与聚合物基体牢固结合在一起，从而使填充物表现出较好的磨损性能。纳米级颗粒能更好地固定转移膜在对偶面上，从而增加粘结应力并降低磨损。

填料的形态和性质对复合材料摩擦性能也有影响。分别添加颗粒状、层状、纤维状填料压制的摩擦材料。纤维和硬度较高的颗粒填料增强时，在摩擦过程中载荷首先由具有较高强度和硬度的填料颗粒或纤维承受。主要认为是与层状结构和填料本身的复杂成分有关的。

2．滑动速度

滑动速度对摩擦性能的影响是比较复杂的。复合材料在不同滑动速度下的磨损体积初始值相同，随速度增大磨损体积减小。滑动速度通过应变率和升温率影响摩擦行为。根据剥层理论，速度增大导致磨损逐渐增大。速度达到一定后，温度效应占主要因素。高速下产生的摩擦热使转移膜的反应活性增大，分子链结构更易向稳定结构改变，有利于减小摩擦磨损，滑动速度的影响比载荷要大，在摩擦过程中要产生大量的热，从而使摩擦面的温度升高。速度越大温度越高，当温度达到聚合物的玻璃化温度时，其粘性增加从而导致摩擦系数的增大，磨损也随滑动速度的增加而增加。然后再随着温度的继续上升高弹态渐变为粘流态，且粘度逐渐降低，从而会使摩擦系数迅速下降。

3. 载荷