[發明專利]一種提高摩擦材料的摩擦磨損性能的方法

在審

• 申請號: 201410544527.0
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104311847A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 王瑾;沈家骕;詹海鵬
• 申請（專利權）人: 武漢元豐摩擦材料有限公司
• 主分類號: C08J5/14
• 分類號: C08J5/14;C09K3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于耐摩材料領域，尤其涉及一種能夠提高摩擦材料的摩擦磨損性能的方法。

背景技術

摩擦材料是一種高分子三元復合材料，是物理與化學復合體。它是由高分子粘結劑（樹脂與橡膠）、增強纖維和摩擦性能調節劑三大類組成及其它配合劑構成，經一系列生產加工而制成的制品。摩擦材料的特點是具有良好的摩擦系數和耐磨損性能，同時具有一定的耐熱性和機械強度，能滿足車輛或機械的傳動與制動的性能要求。被廣泛應用在動力的傳遞或制動減速方面。

隨著我國高速公路狀況不斷完善，汽車行駛速度提高。對摩擦材料的摩擦磨損性能要求越來越高，普通的摩擦材料的摩擦磨損性能不能滿足汽車性能的提升，主要反映在摩擦材料高溫制動時摩擦系數不穩定（熱衰退）磨損大，本發明能有效提高摩擦材料的摩擦磨損性能，使汽車的制動性能進一步提升。

發明內容

本發明的目的在于為市場提供一種生產工藝簡單、成本低廉、節能環保，能夠提高摩擦材料的摩擦磨損性能的方法。

本發明的技術方案是：在傳統半金屬摩擦材料、低金屬摩擦材料及NAO摩擦材料等復合摩擦材料中添加復合材料，自制的復合材料的具體步驟是：

（1）分別將聚苯硫醚(PPS)及聚四氟乙烯（PTFE）的外形進行物理處理，過40－80目篩,按1：1混合，制成混合物；

（2）對上述混合物用硫化鋅、氟化鈣材料進行改性，形成協同效應，使其混合物對滑動速度、載荷、溫度等因素影響較小；配方比例（重量比）為：有機混合物：硫化鋅：氟化鈉=1：2：2；

（3）將上述材料進行充分混合后,用2.5%的添加量，添加在半金屬摩擦材料、低金屬摩擦材料及NAO摩擦材料等復合摩擦材料中混合均勻；

（4）最后將復合材料進行壓制及固化處理，制成具有轉移膜特性的耐磨損性能更好的摩擦材料。

下面對轉移膜形成機理及影響形成轉移膜因素進行分析：

1.填料

為了提高自制復合材料的摩擦學性能，我們對其進行了各種改性研究，其中最主要是添加填料進行共混改性。目前摩擦材料廣泛應用的填料有無機粉狀填料，纖維填料以及納米材料。這些填料在摩擦磨損過程中的作用主要有：(1)增強了轉移膜在對偶面上的粘著性。(2)填料顆粒破壞了聚合物晶粒結構，減少了向對偶面的轉移。(3)填料聚積在摩擦界面，承受了摩擦。

在對偶摩擦時X-射線光電子能譜分析顯示有機材料在滑動中分解，產生了FeS和FeSO4及其他成分。這些成分增加轉移膜和對磨面的粘結，從而增加磨損抵抗能力，提高了耐磨性。添加Kevlar纖維增強復合材料的抗磨損性能Kevlar纖維增強復合材料在對磨面形成薄而均勻的轉移膜。同時Kevlar纖維在摩擦熱的作用下促進聚合物的分解和氧化，這有助于提高轉移膜的黏結力和提高復合材料的抗磨損能力。

聚合物復合材料的表面界面特性是決定聚合物摩擦學特性的內在因素。納米微粒表面原子數多，表面原子配位不飽和性導致大量的懸鍵和不飽和鍵，當納米粒子加入到高聚物中時，可較容易與聚合物基體牢固結合在一起，從而使填充物表現出較好的磨損性能。納米級顆粒能更好地固定轉移膜在對偶面上，從而增加粘結應力并降低磨損。

填料的形態和性質對復合材料摩擦性能也有影響。分別添加顆粒狀、層狀、纖維狀填料壓制的摩擦材料。纖維和硬度較高的顆粒填料增強時，在摩擦過程中載荷首先由具有較高強度和硬度的填料顆粒或纖維承受。主要認為是與層狀結構和填料本身的復雜成分有關的。

2．滑動速度

滑動速度對摩擦性能的影響是比較復雜的。復合材料在不同滑動速度下的磨損體積初始值相同，隨速度增大磨損體積減小。滑動速度通過應變率和升溫率影響摩擦行為。根據剝層理論，速度增大導致磨損逐漸增大。速度達到一定后，溫度效應占主要因素。高速下產生的摩擦熱使轉移膜的反應活性增大，分子鏈結構更易向穩定結構改變，有利于減小摩擦磨損，滑動速度的影響比載荷要大，在摩擦過程中要產生大量的熱，從而使摩擦面的溫度升高。速度越大溫度越高，當溫度達到聚合物的玻璃化溫度時，其粘性增加從而導致摩擦系數的增大，磨損也隨滑動速度的增加而增加。然后再隨著溫度的繼續上升高彈態漸變為粘流態，且粘度逐漸降低，從而會使摩擦系數迅速下降。

3.?載荷