石墨和纸张成型方法对湿式纸基摩擦材料性能的影响

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湿式纸基摩擦材料是一种在油中工作的摩擦材料,采用造纸工艺制备成型,其组成和制备方法都会对材料的性能产生重要影响。石墨是纸基摩擦材料中应用最为广泛的减摩填料,但目前相关的研究集中在石墨对烧结金属基和树脂基摩擦材料性能的影响,而纸基摩擦材料的制备方法与前两者有很大差异,材料的结构不尽相同,石墨对其影响规律也有差异。在成型方法上,多采用单层一次成型,难以发挥各组分优势,因此需要寻找合适的双层纸基摩擦材料的制备方法。目前国内外关于双层纸基摩擦材料的研究较少,且制备方法还存在不足,发展缓慢。本文针对以上两个方面展开研究,为湿式纸基摩擦材料的配方设计以及性能优化提供了基础。在本研究中,首先选取了五种粒度不同的鳞片石墨,探究鳞片石墨粒度对纸基摩擦材料性能的影响。结果表明,加入100目的石墨会使材料的气孔率大幅度降低,石墨粒度超过325目时,随着石墨粒度的减小,气孔率降低,但降低幅度很小;石墨粒度会影响材料的导热性,当石墨粒度为325目和500目时,材料的导热性能较好,导热系数分别为0.273w/(m·K)和0.261w/(m·K);所用石墨粒度在325-600目时,材料动摩擦系数在0.137左右,磨损率较低,为8.18-9.08(18)10-8cm3/J,摩擦过程平稳。然后从中优选出三种不同粒度的石墨,探究了石墨添加量对纸基摩擦材料性能的影响。结果表明,为使材料获得较高的气孔率,石墨的添加量不宜超过15%;样品的导热性随石墨含量的增加而提高,当用量超过20%时,导热性提高较小;石墨添加量为15%时,样品的动摩擦系数为0.139,扭矩传递平稳,磨损率低,仅为6.3(18)10-8cm3/J。综合考虑,在纸基摩擦材料中,石墨含量不宜超过15%。最后,对双层纸基摩擦材料的制备方法进行了优化,研究了真空浸胶系统,并对四种不同的双层纸基摩擦材料的性能进行研究。结果表明,双层纸基摩擦材料的综合性能要优于单层材料,摩擦层中添加适量的填料、碳纤维、芳纶浆粕可以使材料的导热系数提高至0.572 w/(m·K),磨损率降低至1.7(18)10-8cm3/J,并保证动摩擦系数的稳定。
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