非石棉增強纖維摩擦材料有哪些

發布時間：2018-09-17

　?。?）碳纖維碳纖維：
　　是一種新型纖維材料，它是由有機纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500 ℃所形成的纖維狀材料，碳含量在90%以上。由于碳纖維既具有碳素材料固有本質,又具有金屬材料的導電和導熱性、陶瓷材料的耐熱和耐腐蝕性、紡織纖維的柔軟可編性以及高分子材料的輕質、易加工性能,是一種多能和一材多用的功能材料和結構材料。因此廣泛應用于航天、航空、軍工、汽車、醫療、化工、文化體育用品等領域。按原料分類碳纖維可分為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、膠粘基碳纖維和酚醛樹脂碳纖維。目前，主要為聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維，其它碳纖維很少。瀝青基碳纖維又分為通用型瀝青基碳纖維和高性能瀝青基碳纖維兩種。
　　碳纖維有如下優良特性： 比重輕； 比模量高； 耐磨、耐疲勞、減振吸能等物理機械性能優異； 耐酸、堿和鹽腐蝕，可形成多孔、表面活性強的活性碳纖維； 熱膨脹系數小，導熱性好；高溫環境下性能不衰退； 具有潤滑性，不沾潤在熔融金屬中，可使磨損率降低；如此的優良特性在摩擦材料領域表現出了非常大的開發應用前景，碳纖維的使用在很大程度上提高了摩擦材料的綜合性能，常加入到樹脂、金屬或陶瓷、碳、水泥等基體中，構成碳纖維增強復合材料，是一種極為有用的結構材料。
　　雖然碳纖維有很多的優點，但目前階段由于其生產條件苛刻，工藝復雜，價格昂貴，故在目前只在飛機的傳制動部件以及部分高配制轎車和部分賽車的摩擦材料構件的生產制造中應用。其他方面的應用尚處于研究階段。
　?。?）海泡石纖維海泡石纖維：
　　是一種稀有非金屬礦，是我國新興礦種之一，經多年地質探測證實，探明儲量在1000萬噸以上。我國的海泡石礦藏主要分布于湖南、陜西、江蘇、河北、天津等地。其結構分散性良好，而且取向隨機，具有良好的填充性，已被廣泛應用于各個各個領域。海泡石按其形態分為α海泡石和β海泡石兩種，前者成大束的纖維狀晶體產出，即通常成為纖維狀海泡石，后者呈土狀產出，是由非常細且短的纖維或纖維狀集合體組成。由于產地不同，海泡石礦物有白、黃、灰等數種顏色，純凈的海泡石多呈現白色至淺白灰色，粉末狀的海泡石質輕，易浮于水面，溶于水中后吸水迅速成絮凝狀，且吸水量較大，潤濕的海泡石具有極強的粘結性。
　　海泡石纖維具有優良的摩擦性能，主要得益于海泡石纖維獨特的結構。其一是海泡石具有良好的耐熱性能，在高溫下其結構仍能保持穩定。在250℃高溫下纖維結構依然穩定，耐溫達1500-1700℃道孔隙結構的“分子篩”在860℃時，才會遭到破壞。由此可知，海泡石的熱力學性能穩定。其二是由于其具有極大的表面積和極強的吸附能力會充分的和其他的復合組分結合在結合界面上形成很強的結合力。
　　海泡石所特有的結構決定它有很好的吸附性能、流變性能和催化性能。吸附劑的吸附能力與其表面積大小有直接關系，經計算海泡石的表面積可達到900m2 / g，其中內表面積為500 m2 / g，外表面積為400 m2 / g，如此大的比表面積是海泡石有較強吸附能力的直接原因。α海泡石纖維具有極大的比表面積和孔隙率(比表面積為203. 3~362. 8 m2 / g ,孔隙率為32. 18 %~46. 87 %) ,因而具有很強的吸附能力；且海泡石的微觀形貌成束狀，每束直徑為0.1~0.3微米，平均0.2微米，長徑比為1:60~100微米，通過于摩阻材料復合，能充分發揮基體強度，改善基體于界面的關系，提高材料的剪切強度，達到不連續纖維混雜效應的增強效果。材料因密度小，硬度低，對對偶損傷小，熱傳導低，制動噪音小。同時,海泡石纖維能在極性溶劑、液態樹脂中高度分散,形成纖維網狀結構,在復合材料中起到了隨機增強的作用；再者，海泡石纖維與粘結劑界面上的物理吸附和化學鍵合(以共價鍵方式聯結) 增強了界面上的粘結力，提高了這種摩擦材料的整體強度。當摩擦材料的基體受熱分解時，海泡石能吸附分解產生的水和小分子化合物及氣體，避免因混合摩擦而產生的熱衰退現象；海泡石的價格約為鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維價格的1/ 6 左右，可與各種填料和粘結劑充分混合，制造同一規格的摩擦片可節省原料近40 % ，因此成本大大降低。
　?。?）陶瓷纖維陶瓷纖維：
　　具有強度高，耐化學腐蝕，耐高溫等特性。是一種較為理想的摩擦材料增強纖維，但它目前還是存在自身的一些缺陷，在制動時會產生較大的噪音，對對偶材質的損傷也較其他礦物纖維和有機纖維大。還有待繼續改進，一下以硅酸鹽纖維為例做以介紹，硅酸鹽纖維是一種人造陶瓷纖維，它的渣球含量非常低，在質量要求高，并要求低噪音、低磨損（摩擦材料與盤/鼓）的摩擦材料中，這一點是很重要的。
　　纖維耐溫高，最高耐溫在1000℃，具有良好的熱穩定性，可減少摩擦片的熱衰退現象；佷低的熱傳導率可防止急剎車時出現的超高溫對制動管和剎車油的影響。比重小，比表面積大；表面吸附性強；纖維強度高，其增強效果可滿足盤式剎車片和鼓式剎車片的基本要求。硅酸鹽纖維全面通過放射性測試，絕無石棉成分，完全符合綠色環保要求。
　　硅酸鹽纖維有以下優良特性：
　　1）耐磨良好的耐磨性，表明產品使用壽命長，也是衡量摩擦材料耐用程度的重要技術經濟指標，與半金屬配方相比，使用壽命可以提高1.5倍以上。
　　2）具有良好的機械強度和物理性能硅酸鹽纖維具有的強度﹑韌性等特點，從而使制品在惡劣的剎車條件下也能具有非常好的強度特性。
　　3）有良好的性能價格比和市場競爭力硅酸鹽纖維比表面積大﹑吸附性強﹑具有很好的填料保持能力，在摩擦材料中有極佳的纖維分布性，在單位體積上大大的節省了成本。
　　4）制動舒適﹑環保良好的制動性能及理化機械性能等特點，使剎車時腳感舒適；全面通過放射性測試，絕無石棉成分，完全符合日益提高的環保要求。
　?。?）金屬纖維：
　　在摩擦材料生產研發領域中，金屬纖維同有機和無機纖維一樣具有獨特的性能和廣泛的用途。金屬纖維具有良好的導熱和耐高溫性能，而且制造方法較簡單，成本價格便宜。但相對于其他纖維材料，其有質硬，易損傷對偶盤且易生銹等本質缺陷。然而缺點歸缺點，不會在較大程度上影響其使用。以金屬纖維為填充劑的復合材料在民用行業如電子、化工、機械、紡織、食品、醫藥部門開拓了廣闊的應用前景。在民用工業上應用金屬纖維復合材料也勢在必行。金屬纖維作為一種新興的纖維材料已經受到各行各業的重視。
　　金屬纖維在外觀上看有多種多樣。按材質分有不銹鋼、碳鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳、鐵鉻鋁合金、高溫合金等。按形狀分為長纖維、短纖維、粗纖維、細纖維、鋼絨、異型纖維等。
　　金屬纖維的生產方法有傳統的拉絲切斷法、還有熔抽法、集束拉拔法、刮削法、切削法等。
　　目前纖維最小的直徑達0.5微米，最長可達幾十米甚至幾百米。
　　目前各國生產的金屬纖維、碳鋼纖維居多，其次是不銹鋼、鋁、黃銅纖維和鑄鐵纖維。但從用途上看異型粗纖維的需要量大，其次是細短纖維和細長纖維。
　　纖維的增強效果主要取決于基體強度(fm)，纖維的長徑比(鋼纖維長度l與直徑d的比值，即I/d)，纖維的體積率(鋼纖維混凝土中鋼纖維所占體積百分數)，纖維與基體間的粘結強度(τ)，以及纖維在基體中的分布和取向(η)的影響。
　　適量加入鋼纖維會使其其磨損率減小，硬度，沖擊強度增大。如若加入量過多則會在一定程度上損傷對偶盤。
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