TiO2_碳布多尺度构筑及其增强树脂基摩擦材料性能研究

《TiO2_碳布多尺度构筑及其增强树脂基摩擦材料性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：１０７０８论文分类号：１学号：１５０２０３３飧蚤＃我ＡｆＳＨＡＡＮＸＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ？ＩＵ硕士学位论文’ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅＴｉＯ２／碳布多尺度构筑及其增强树脂基摩擦材料性能研究张超指导教师姓名：费杰学科名称：材料学论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：TiO2/碳布多尺度构筑及其增强树脂基摩擦材料性能研究学

2、科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：张超导师：费杰教授2018年5月TheBuildingofMultiscaleTiO2/WovenCarbonFiberandtheInfluenceonTribologicalPropertyReinforcedPhenolicCompositeAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegre

3、eofMasteofEngineeringScienceByChaoZhangSupervisor:Prof.JieFeiMay20018TiO2/碳布多尺度构筑及其增强树脂基摩擦材料性能研究摘要碳布/树脂复合材料因其低密度、高比强度、高耐热性、高耐磨和可设计性强等优点，已逐步成为新型传动/制动系统材料的选择。然而，因碳纤维固有的表面光滑及活性低等特点，使得碳纤维/树脂界面脱粘、树脂剥离等成为拓展该类材料应用领域的瓶颈。解决该问题的关键在于如何高效、无损地提升碳纤维与树脂基体的结合位点，从而系统提升复合材料整体力学、热稳定性

4、能，耐磨损性能，延长材料使用寿命，扩展其应用领域。基于此，本课题以水热生长、溶胶-凝胶、化学接枝等方法为基础，构筑不同尺寸、不同结构、不同化学活性的TiO2/碳纤维多尺度碳布，随后经浸渍酚醛树脂、热压成型，制备得到碳布/树脂复合材料。本课题主要从复合材料力学性能、热稳定性能、界面特征及摩擦行为等方面系统研究多尺度增强碳布对碳布/树脂复合材料摩擦性能的影响。（1）采用一步水热法在碳纤维原位生长均匀的TiO2纳米棒，形成TiO2纳米棒-碳布多尺度增强体，并探究了水热生长温度对碳纤维表面TiO2纳米棒疏密度的影响。均匀TiO2纳米

5、棒可显著提高碳纤维/树脂界面的机械啮合，以其增强的树脂复合材料拉伸强度增加了84.3%，三点弯曲强度提升了73.9%，磨损率降低了56.2%，摩擦行为较为稳定。（2）综合溶胶-凝胶法、水热原位生长等方法，成功构筑了稳定的TiO2纳米线-TiO2薄膜-碳纤维三元多尺度增强体。该结构可有效地减少纤维表面应力，避免因应力集中而导致界面脱粘及纤维损伤，减缓基体裂纹扩张，增强了碳纤维纤维/树脂界面的稳定性，起到稳定的增韧作用。该结构使其复合材料三点弯曲强度增加了40.0%，磨损率降低60.8%。（3）采用水热生长、水浴接枝等方法设计了

6、APS-TiO2纳米棒-碳纤维多尺度增强碳布。APS-TiO2纳米棒-碳纤维实现了碳纤维/树脂界面处机械啮合与化学交联的协同增强。在碳纤维、TiO2纳米棒及树脂之间形成均匀的高强度过渡层，进而提升了复合材料机械强度及耐磨损性能。其中材料拉伸强度提高了约158.7%，磨损率降低了约63.0%，且连续制动过程中稳定性明显提升。关键词：TiO2，碳布，酚醛树脂，界面结合，摩擦性能ITheBuildingofMultiscaleTiO2/WovenCarbonFiberandtheInfluenceonTribologicalPro

7、pertyReinforcedPhenolicCompositeABSTRACTWovencarbonfiberreinforcedresincomposite(WCFRP)iscontinuouslydisplacingnumerousofconventionalwetfrictionmaterialsforitslowdensity,highratiostrength,highbearingcapacity,excellenttribologicalpropertyanddesignability.However,the

8、smoothness,chemicalamphiphobicandinertnessfeaturesofuntreatedwovencarbonfiberleadtofiberpolishing,fractureandde-bondingfromthematrix,limitedtheap