鉬酸銨/丁腈橡膠改性酚醛樹脂對摩擦材料性能的影響*

甘貴江，姚冠新，王玉玲

（江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

鉬酸銨/丁腈橡膠改性酚醛樹脂對摩擦材料性能的影響*

甘貴江，姚冠新，王玉玲

（江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

制備了以未改性PF、市售改性PF、鉬酸銨/丁腈橡膠復(fù)合改性PF作為基體的摩擦材料，研究了鉬酸銨/丁腈橡膠改性酚醛樹脂（PF）對樹脂基摩擦材料摩擦磨損性能的影響，并對不同樹脂基摩擦材料的沖擊強度、硬度和摩擦磨損性能進行了測試。結(jié)果表明，復(fù)合改性PF基摩擦材料的沖擊強度為3.51～3.72 kJ/m2，硬度為73～82，高于未改性PF基摩擦材料的沖擊強度（3.22 kJ/m2）和硬度（52），有效提高了摩擦材料的韌性和硬度。以復(fù)合改性PF為基體的摩擦材料，其摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性得以提高，其中以含量為10%的摩擦材料最為穩(wěn)定，磨損率最小。當樹脂添加量相同時，復(fù)合改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性最好，且摩擦系數(shù)值保持在0.37～0.40之間，比未改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)和市售改性PF基摩擦材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定；復(fù)合改性PF基摩擦材料的高溫（350℃）磨損為0.45×10–7cm3/（N·cm），遠低于未改性PF基摩擦材料的1.50×10–7cm3/（N·cm）和市售改性PF基摩擦材料的0.67×10–7cm3/（N·cm），抗高溫熱衰退性最好。

酚醛樹脂；鉬酸銨；丁腈橡膠；耐熱性；摩擦磨損機理

酚醛樹脂（PF）是普遍使用的樹脂基制動摩擦材料的粘結(jié)劑［1–2］，但是傳統(tǒng)的PF由于其自身性能的限制導(dǎo)致其耐熱性差、高溫磨損嚴重，已經(jīng)不能滿足當代摩擦材料的使用要求［3–5］。為了提高PF基摩擦材料的綜合性能，國內(nèi)外已有不少學(xué)者通過對其改性來提高綜合性能，并取得一定的進展［6–9］。但是這些改性行為大多為單一改性，采用復(fù)合改性的研究少有報道。為進一步提高材料的耐熱性，姚冠新等［9］采用鉬酸銨和丁腈橡膠對PF進行復(fù)合改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)復(fù)合改性的PF的初始分解溫度比未改性樹脂提高了120℃，且降低了樹脂的分解速度。但是有關(guān)鉬酸銨/丁腈橡膠復(fù)合改性PF對摩擦材料性能的影響未見報道。

筆者采用已有方法制備鉬酸銨/丁腈橡膠復(fù)合改性酚醛樹脂［9］，然后分別以未改性PF、市售改性PF、鉬酸銨/丁腈橡膠復(fù)合改性PF為基體制備摩擦材料，比較不同樹脂基摩擦材料的摩擦磨損性能，并研究復(fù)合改性PF添加量對材料摩擦性能的影響，對影響材料性能的機理進行分析，以期為進一步制備性能優(yōu)良的樹脂基摩擦材料提供實驗依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

苯酚：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；

甲醛：分析純，濃度為37%，江蘇彤晟化學(xué)試劑有限公司；

無水乙醇：分析純，江蘇彤晟化學(xué)試劑有限公司；

鉬酸銨：分析純，天津市化學(xué)試劑四廠；

丁腈橡膠：分析純，蘭州石化公司；

氫氧化鈉：分析純，天津化學(xué)試劑廠；

芳綸漿粕：1414，深圳市纖谷科技有限公司；

玻璃纖維：3 mm，長徑比為30，任丘市永興興玻璃纖維廠；

硅灰石：37 μm，江西廣源化工有限責任公司；

鈦酸鉀：長徑比50，上海峰竺貿(mào)易有限公司；

氧化鋁：44 μm，山東奧鵬新材料科技有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

集熱式恒溫磁力攪拌器：DF–1015型，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；

循環(huán)水式多用真空泵：SHB–B95型，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；

真空干燥箱：ZK–3 BS型，天津市中環(huán)實驗電爐有限公司；

液壓成型機：HLY71–63型，瑞安市超祥液壓機械廠；

組合式?jīng)_擊試驗機：XJ–50Z型，河北承德建德檢測儀器有限公司；

洛氏硬度計：XHR–150型，山東萊州華儀試驗儀器有限公司；

變速摩擦試驗機：X–DM型，廣東清遠愛爾高分子材料有限公司；

掃描電子顯微鏡（SEM）：QUANTA200型，美國FEI公司。

1.3 試樣制備

采用文獻［9］方法制備鉬酸銨/丁腈橡膠改性PF，然后在已有配方［10］中分別以未改性PF、市售改性PF和自制復(fù)合改性PF三種樹脂為基體制備摩擦材料試樣。試樣配方見表1。

表1 摩擦材料配方 %

摩擦材料試樣的制備工藝如下：

（1）物料混合：依據(jù)配方稱取物料，將物料投入混料機中充分混合，對混合的物料進行編號。

（2）壓模預(yù)熱：壓制前，將壓模預(yù)熱到150～160℃。

（3）模壓：采用液壓成型機模壓成型，壓制溫度為160℃，壓制壓力為30 MPa，保壓時間為6 min，30 s后放氣一次，脫模。

（4）熱處理：將壓制成型的試樣放入真空干燥箱進行熱處理：先升溫到130℃，保溫1 h；再升溫到165℃，保溫1 h；繼續(xù)升溫至180 ℃，保溫5 h。隨后隨爐冷卻，并按測試要求對冷卻后的試樣進行加工。

1.4 性能測試

根據(jù)GB/T 1843–2008，采用組合式?jīng)_擊試驗機對摩擦材料的沖擊強度進行測定，試樣尺寸為55 mm×10 mm×6 mm。

根據(jù)GB/T 5766–2007，采用洛氏硬度計測定摩擦材料的硬度。

采用變速摩擦試驗機對摩擦材料進行摩擦性能測試。試樣摩擦面積為25 mm×25 mm，厚度為5～7 mm （偏差為–0.2～0 mm），設(shè)定圓盤轉(zhuǎn)速為450 r/min。根據(jù)GB/T 13826–2008，測定摩擦材料在100，150，200，250，300，350℃下的摩擦系數(shù)和磨損率。

采用SEM觀察試樣經(jīng)摩擦試驗后的表面形貌。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同樹脂基摩擦材料的物理、力學(xué)性能

表2為不同樹脂基摩擦材料的物理、力學(xué)性能測試結(jié)果。

表2 不同樹脂基摩擦材料的物理、力學(xué)性能測試結(jié)果

從表2可以看出，復(fù)合改性PF基摩擦材料的沖擊強度為3.51～3.72 kJ/m2，均高于未改性PF基摩擦材料的沖擊強度（3.22 kJ/m2），說明使用復(fù)合改性PF提高了摩擦材料的韌性。隨著復(fù)合改性PF含量的增加，試樣的沖擊強度和硬度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當復(fù)合改性PF的含量為12.5%時，試樣的沖擊強度和硬度達到最大值，分別為3.72 kJ/ m2和82。繼續(xù)增加其含量，試樣的沖擊強度和硬度下降。原因在于：當復(fù)合改性PF的含量較低時，不能充分分散在摩擦組分之間，因而無法對摩擦材料起到良好的粘結(jié)作用，所以試樣的沖擊強度和硬度較低；隨著其含量的增加，復(fù)合改性PF對各摩擦組分起到了良好的粘結(jié)作用，提高了試樣的沖擊強度和硬度；但當復(fù)合改性PF含量繼續(xù)增加時，部分樹脂發(fā)生聚集降低了對摩擦組分的粘結(jié)作用，從而降低了試樣的沖擊強度和硬度。

相比于市售改性PF，由于復(fù)合改性PF增大了分子鏈段的運動位阻，導(dǎo)致含量相同時復(fù)合改性PF基摩擦材料的沖擊強度（3.66 kJ/m2）低于市售改性PF基摩擦材料的沖擊強度（3.78 kJ/m2）。但是由于分子鏈段的運動位阻增大，從而提高了摩擦材料的硬度；在含量相同的情況下，復(fù)合改性PF基摩擦材料的硬度（81）高于市售改性PF基摩擦材料的硬度（78）。復(fù)合改性PF基摩擦材料的硬度為73～82，而未改性PF硬度為52，說明復(fù)合改性PF對材料硬度的影響是顯著的。

2.2 不同樹脂基摩擦材料的摩擦磨損性能

在不同溫度下，不同樹脂基摩擦材料的摩擦系數(shù)和磨損率分別見表3、表4。

圖1、圖2分別是含量相同的未改性PF、復(fù)合改性PF和市售改性PF為基體的摩擦材料的摩擦系數(shù)與磨損率隨溫度變化的曲線。

由表3和圖1可知，含量相同的不同樹脂基摩擦材料在100～200℃的摩擦系數(shù)相差不大，位于0.36～0.40之間；隨著溫度升高到250℃后，不同樹脂基摩擦材料的摩擦系數(shù)的變化程度出現(xiàn)較大的差異。其中未改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)在250℃后發(fā)生急劇下降，由250℃時的0.43下降至300℃時的0.38，特別是當溫度進一步升高到350℃時，摩擦系數(shù)降低為0.30，高溫衰退最為嚴重。當溫度升高到250℃后，市售改性PF基和復(fù)合改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)都比未改性PF基摩擦材料穩(wěn)定，且復(fù)合改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)最為穩(wěn)定，抗高溫熱衰退性最好。例如，市售改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)由250℃時的0.43降為350℃時的0.36，復(fù)合改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)由250℃時的0.40降為350℃時的0.37。這是由于復(fù)合改性后PF的初始分解溫度大大提高，在高溫階段依然能夠?qū)δΣ两M分起到良好的粘結(jié)作用，降低摩擦面的磨損程度，使得摩擦界面的接觸狀態(tài)沒有發(fā)生巨大變化，從而明顯提高了摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性。

表3 不同樹脂基摩擦材料的摩擦系數(shù)測試結(jié)果

表4 不同樹脂基摩擦材料的磨損率測試結(jié)果 ×10–7cm3/（N·cm）

圖1 不同樹脂基摩擦材料的摩擦系數(shù)隨溫度變化的曲線

圖2 不同樹脂基摩擦材料的磨損率隨溫度變化的曲線

由表4和圖2可知，含量相同的不同樹脂基摩擦材料在100～200℃時磨損率較小，并且差異不大。但是隨著溫度升高，不同基體試樣的磨損率出現(xiàn)較大差異。未改性PF基摩擦材料的磨損率由250℃時的0.45×10–7cm3/（N·cm）增加到350℃時的1.50×10–7cm3/（N·cm），磨損急劇增大；市售改性PF基摩擦材料的磨損率由250℃時的0.31×10–7cm3/（N·cm）增加到350℃時的0.67×10–7cm3/（N·cm）；復(fù)合改性PF基摩擦材料的磨損率由250℃時的0.27×10–7cm3/（N·cm）增加到350℃時的0.45×10–7cm3/（N·cm），其磨損率最小。造成這種現(xiàn)象的原因在于：復(fù)合改性后PF的初始分解溫度大大提高，高于未改性PF和市售改性PF，且分解速度低于未改性PF和市售改性PF，使得復(fù)合改性PF在高溫階段能夠保持對摩擦組分良好的粘結(jié)作用，減少了摩擦組分的脫落并降低了由于樹脂分解所引起的磨損，最終顯著提高了材料的高溫耐磨性。

2.3 不同含量復(fù)合改性PF基摩擦材料的摩擦磨損性能

不同含量復(fù)合改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨溫度變化的曲線分別如圖3和圖4所示。

圖3 不同含量復(fù)合改性PF基摩擦材料的摩擦系數(shù)隨溫度變化的曲線

圖4 不同含量復(fù)合改性PF基摩擦材料的磨損率隨溫度變化的曲線

從表3和圖3可以看出，復(fù)合改性PF的含量不同，試樣的摩擦系數(shù)的波動程度也不同。但是總體沒有太大的波動。其中含量為7.5%的摩擦材料（3#）的摩擦系數(shù)波動幅度最大（為0.33～0.39）；含量為10.0%的摩擦材料的摩擦系數(shù)波動幅度最小（為0.37～0.40）。原因在于：當復(fù)合改性PF加入量為7.5%時，由于粘結(jié)劑含量較少，不能將材料中的各組分充分地結(jié)合在一起。含量高于7.5%的摩擦材料，樹脂能夠充分地分布在各組分之間，經(jīng)熱壓固化后能夠形成細密且均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，很好地將各組分粘結(jié)起來，在100～250℃期間能夠有效降低摩擦組分的脫落，維持摩擦界面的穩(wěn)定，保證摩擦系數(shù)的穩(wěn)定。溫度升高到300～350℃時，樹脂分解，含量為7.5%的摩擦材料的摩擦組分脫落程度進一步加劇，降低了摩擦系數(shù)。含量較高（12.5%～15.0%）的摩擦材料的樹脂容易聚集產(chǎn)生熱應(yīng)力集中，加劇了樹脂的分解，熱衰退嚴重。含量為10.0%的摩擦材料既避免了低溫階段含量過低造成的組分脫落，也降低了高溫時期熱衰退的程度，因而穩(wěn)定性最好。

從表4和圖4可以看出，不同含量復(fù)合改性PF基摩擦材料的磨損率都隨著溫度的升高總體呈現(xiàn)增大的趨勢，同時磨損率隨著含量的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。在整個摩擦實驗過程中，以含量為7.5%的摩擦材料的磨損率最高，含量為10%的試樣的磨損率最低。主要是由于在低溫條件下，摩擦材料和摩擦副發(fā)生相對運動時，在外力作用下，摩擦材料的摩擦組分發(fā)生脫落，造成磨損。隨著溫度的升高，樹脂發(fā)生軟化和分解，樹脂的軟化和分解降低了對摩擦組分的粘結(jié)作用，會加劇摩擦組分的脫落，使得摩擦材料的磨損率隨溫度的升高而增大。當樹脂基體加入量為7.5%時，由于粘結(jié)劑含量較少，不能充分分布在各個組分之間，無法將材料中的各組分牢固地結(jié)合在一起，在外力作用下，摩擦組分脫落較為嚴重，摩擦材料的磨損率最大。當樹脂粘結(jié)劑的含量增加到12.5%時，摩擦材料的磨損率相比于含量為10.0%時有所增大。造成這種現(xiàn)象的原因在于：樹脂含量的增加改善了對摩擦組分的粘結(jié)作用，相比于含量為7.5%的摩擦材料，降低了摩擦組分的脫落程度，但是較高的含量卻導(dǎo)致樹脂發(fā)生團聚，在摩擦過程中由于樹脂自身導(dǎo)熱性能較差而在樹脂團聚的地方形成局部熱應(yīng)力集中，致使樹脂分解；樹脂的分解加劇了摩擦材料的磨損，增大了摩擦材料的磨損率。隨著樹脂含量的繼續(xù)增加，由于熱應(yīng)力集中所導(dǎo)致的樹脂分解的程度越大，則磨損也越大。相比于復(fù)合改性PF含量較高的試樣，含量為10.0%試樣的磨損率最低。原因在于此時配方中復(fù)合改性PF不僅能夠充分地分散在整個摩擦材料中，從而對不同的摩擦組分起到良好的粘結(jié)作用，使得摩擦組分在摩擦過程中不易從表面脫落；同時也避免了由于含量過高所造成的熱應(yīng)力集中，最終降低了摩擦材料的磨損率，提高了摩擦材料的高溫耐磨性。

2.4 不同樹脂基摩擦材料的磨損形貌

為了進一步分析復(fù)合改性PF對摩擦材料性能的影響，選擇以未改性PF （1#）、市售改性PF （2#）和含量相同的復(fù)合改性PF （4#）為基體的摩擦材料，對比摩擦材料經(jīng)摩擦后的磨損形貌，分析不同溫度下不同樹脂基摩擦材料的影響機理。

圖5為在150℃下含量相同的不同樹脂基體摩擦材料經(jīng)摩擦后的磨損形貌。

圖5 在150℃下含量相同的不同樹脂基摩擦材料經(jīng)摩擦后的磨損形貌

從圖5可以看出，在150℃下，三種摩擦材料表面均有明顯的劃痕，其中以未改性PF基摩擦材料（圖5a）的劃痕最為明顯，市售改性PF基摩擦材料（圖5b）的劃痕次之，復(fù)合改性PF基摩擦材料（圖5c）的劃痕最淺，且表面比前兩種材料更為平整。原因在于低溫下，摩擦溫度低于樹脂分解溫度時，摩擦界面為干滑動狀態(tài)。試樣各組分之間結(jié)合緊密。制動時摩擦材料和摩擦副發(fā)生相對運動，摩擦副表面硬的凸起或大硬度的顆粒對摩擦材料表面產(chǎn)生犁溝作用，形成劃痕。由于復(fù)合改性PF的硬度高于未改性PF和市售PF，因而提高了摩擦材料的抗形變能力，劃痕較淺，磨損程度最小。相比于較軟的未改性PF，硬質(zhì)顆粒在摩擦力作用下對摩擦材料進行切削；而復(fù)合改性PF的硬度較大，硬質(zhì)顆粒在摩擦力作用下逐漸變?yōu)樾☆w粒甚至粉狀磨屑，填充到摩擦材料表面的凹處和空隙中，在一定程度上保護了摩擦層，使得復(fù)合改性PF摩擦材料表面更為平整。摩擦材料表面的劃痕和脫落的細小顆粒表明在低溫階段主要為磨粒磨損。

圖6為在250℃下含量相同的不同樹脂基體摩擦材料經(jīng)摩擦后的磨損形貌。

圖6 在250℃下含量相同的不同樹脂基摩擦材料經(jīng)摩擦后的磨損形貌

由圖6可以看出，在250℃時，三種摩擦材料表面都形成了明顯的轉(zhuǎn)移膜并伴隨有凹坑。相比于未改性和市售改性PF基摩擦材料（圖6a、圖6b），復(fù)合改性PF基摩擦材料的表面最為平整，凹坑最少，轉(zhuǎn)移膜較為連續(xù)且均勻。原因在于隨著溫度的升高，樹脂開始軟化但尚未分解，發(fā)生軟化的樹脂降低了對摩擦材料各組分的粘結(jié)作用。在此溫度下，摩擦材料與摩擦副發(fā)生粘著作用，致使摩擦材料表面的部分材料向摩擦盤轉(zhuǎn)移，在摩擦層表面形成轉(zhuǎn)移膜。摩擦材料的脫落致使其表面產(chǎn)生凹坑。轉(zhuǎn)移膜在摩擦力的作用下不斷地形成、脫落、再形成，加劇了材料的磨損［11］。經(jīng)復(fù)合改性后的PF開始軟化的溫度得以提高，高于未改性PF和市售改性PF，在相同溫度下降低了PF的軟化程度，使得材料間的結(jié)合力高于未改性和市售改性PF基摩擦材料。在相同條件下，降低了粘著磨損和疲勞磨損，使得材料磨損總體上小于未改性和市售改性PF基摩擦材料。摩擦材料表面大量轉(zhuǎn)移膜的存在表明，在此中溫階段主要為粘著磨損，同時表面上脫落的細小顆粒說明還伴隨著磨粒磨損。

圖7為在350℃下含量相同的不同樹脂基體摩擦材料經(jīng)摩擦后的磨損形貌。

圖7 在350℃下含量相同的不同樹脂基摩擦材料經(jīng)摩擦后的磨損形貌

從圖7可以看出，在350℃下，三種摩擦材料表面磨損嚴重，坑洼不平，伴有片狀脫落。其中未改性和市售改性PF基摩擦材料表面有纖維露出；從未改性PF基摩擦材料表面（見圖7a）還可以看到由于纖維被拔出所留下的凹坑。與復(fù)合改性PF基摩擦材料（見圖7c）相比，未改性PF和市售改性PF基摩擦材料（見圖7a、圖7b）表面有斷裂的纖維和大量凹坑。原因在于：此時的溫度高于樹脂的分解溫度，樹脂發(fā)生熱分解，樹脂分解大大降低了對摩擦材料各組分的粘著作用，同時樹脂分解產(chǎn)生的液態(tài)物揮發(fā)加劇了熱磨損，并形成凹坑，加劇了填料的松動和脫落，使得增強纖維直接與摩擦副接觸，在制動過程中發(fā)生斷裂。相比于未改性和市售改性PF，經(jīng)復(fù)合改性的PF的分解溫度得以提高，在同樣的高溫條件下其分解速率小于未改性和市售改性PF，降低了材料的熱磨損。同時由于分解溫度的提高使得樹脂在高溫條件下依然能夠?qū)δΣ两M分起到良好的粘結(jié)作用，減小了摩擦材料的脫落，最終降低了摩擦材料的磨損。從圖7可以看到摩擦材料表面有劃痕，并存在“轉(zhuǎn)移膜”，表明在高溫下還發(fā)生了磨粒磨損和粘著磨損。

3 結(jié)論

（1）復(fù)合改性PF有效提高了摩擦材料的硬度，由原來未改性時的52提高到73以上，隨著復(fù)合改性PF含量的增加，摩擦材料的硬度先增加后減小。復(fù)合改性PF在一定程度上提高了摩擦材料的沖擊強度，由未改性PF的3.22 kJ/m2提高到3.52 kJ/ m2以上，提高了摩擦材料的韌性。

（2）當復(fù)合改性PF含量為10.0%時，摩擦材料的摩擦系數(shù)最為穩(wěn)定，磨損最小。此時的復(fù)合改性PF可以充分分散在摩擦材料中，在摩擦過程中與摩擦材料各組分結(jié)合緊密，在整個摩擦過程中，摩擦系數(shù)保持在0.37～0.40之間，波動程度低于市售改性PF基摩擦材料（0.36～0.43）和未改性PF基摩擦材料（0.30～0.43），并有效地降低了摩擦系數(shù)的熱衰退；高溫（350℃）時的磨損率為0.45×10–7cm3/ （N·cm），比市售改性PF基摩擦材料的磨損率［0.67×10–7cm3/（N·cm）］和未改性PF基摩擦材料的磨損率［1.50×10–7cm3/（N·cm）］低，顯著提高了摩擦材料的耐磨性和抗熱衰退性。

（3）復(fù)合改性PF基摩擦材料在低溫下主要為磨粒磨損，在中溫階段主要存在粘著磨損和疲勞磨損，并伴隨著磨粒磨損，在高溫下主要存在熱磨損和磨粒磨損，兼有粘著磨損。復(fù)合改性PF降低了摩擦材料的磨損率，提高了摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性。

［1]劉揚，夏濤，李瑞波，等.摩擦材料用改性酚醛樹脂的制備及應(yīng)用［J］.塑料科技，2013（10）：63–67. Liu Yang，Xia Tao，Li Ruibo，et al. Preparation and application of modified phenolic resin used for friction materials［J］. Plastic Science and Technology，2013（10）：63–67.

［2]叢培紅，吳行陽，卜娟，等.制動用有機摩擦材料的研究進展［J］.摩擦學(xué)學(xué)報，2011（1）：88–96. Cong Peihong，Wu Xingyang，Bu Juan，et al. Progress in research of organic frictional materials for automobile and train braking［J］. Tribology，2011（1）：88–96.

［3]Gurunath P V，Bijwe J. Friction and wear studies on brake-pad materials based on newly developed resin［J］. Wear，2007，263：1 212–1 219.

［4]Zhao Yong，Yan Ning，F(xiàn)eng M W. Thermal degradation characteristics of phenol-formaldehyde resins derived from beetle infested pine barks［J］. Thermochimica Acta，2013，555：46–52.

［5]王紅俠.多纖維增強汽車制動器摩擦材料的研制［D］.鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2007. Wang Hongxia. Development of multifibers reinforced friction materials of automotive brake［D］. Zhenjiang：Jiangsu University，2007.

［6]趙劍，衛(wèi)民，蔣劍春.腰果殼油改性摩擦材料用酚醛樹脂的研究進展［J］.生物質(zhì)化學(xué)工程，2011（3）：47–52. Zhao Jian，Wei Min，Jiang Jianchun. The state of the resin art of friction materials from phenol formaldehyde modified with cashew nut shell liquid［J］. Biomass Chemical Engineering，2011（3）：47–52.

［7]劉國勤，謝德龍，付強.鉬改性酚醛樹脂的制備與表征［J］.材料導(dǎo)報，2011（S2）：398–400. Liu Guoqin，Xie Delong，F(xiàn)u Qiang. Synthesis and characterization of molybdenum modified phenol formaldehyde resin［J］. Materials Review，2011（S2）：398–400.

［8]Vancea C，Mosoarca G，Negrea A. Molybdenum-phosphate glass with high MoO3content［J］. Rev Chim，2010，61：848–852.

［9]姚冠新，羅玲，王玉玲.鉬酸銨–丁腈橡膠復(fù)合改性酚醛樹脂的制備［J］.工程塑料應(yīng)用，2015（11）：17–21. Yao Guanxin，Luo Ling，Wang Yuling. Preparation of modified phenolic resin with ammonium molybdate and rubber nitrile［J］. Engineering Plastics Application，2015（11）：17–21.

［10]姚冠新，侯明深，高冬，等.納米Al2O3改性酚醛樹脂在汽車制動摩擦材料上的應(yīng)用［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012（3）：333–337. Yao Guanxin，Hou Mingshen，Gao Dong，et al. Application of modified phenolic resin by nano-Al2O3in friction materials for automotive brake［J］. Journal of Jiangsu University：Natural Science Edition，2012（3）：333–337.

［11]王玉玲.新型改性酚醛樹脂基摩擦材料的制備及性能研究［D］.鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2015. Wang Yuling. Preparation and properties of new type modified phenolic resin-based friction materials［D］. Zhenjiang：Jiangsu University，2015.

Effects of Phenolic Resin Modified Ammonium Molybdate and Rubber Nitrile on Performances of Friction Materials

Gan Guijiang， Yao Guanxin， Wang Yuling
（School of Material Science and Engineering of Jiangsu University， Zhenjiang 212013， China）

To study the effects of ammonium molybdate/rubber nitrile composite modified phenolic resin （PF） on the performances of friction materials，the friction materials with unmodified PF，commercially available modified PF and ammonium molybdate /nitrile rubber-modified PF as matrix were prepared respectively. The impact strength，hardness，friction coefficient and wear rate of different resin-based friction materials were tested. The results show that the impact strength of friction materials with composite modified PF are 3.51–3.72 kJ/m2，which are higher than that of unmodified PF （3.22 kJ/m2），and hardness are 73–82，which are harder than that of unmodified PF （52）. Composite modified PF effectively improves the toughness and hardness of friction materials. Stabilities of the friction coefficient of friction materials with composite modified PF changed better，the friction coefficient of the friction material is most stable when the content of composite modified PF is 10%，and wear rate is lowest. When the content of matrix is the same，the friction coefficients of friction materials with composite modified PF are most stable，the friction coefficient are among 0.37 to 0.40，which is more stable than that of friction material with original PF and friction material with commercially available modified PF. The wear rate of friction material with composite modified PF at high temperature （350℃） is 0.45×10–7cm3/（N·cm），less than that of friction material with original PF ［1.5×10–7cm3/（N·cm）]and friction material with commercially available modified PF ［0.67×10–7cm3/（N·cm）］. Friction materials with composite modified PF have the best thermal debilitating resistance at high temperature.

phenolic resin；ammonium molybdate；nitrile rubber；heat resistance；mechanism of friction and wear

U463.51

A

1001-3539（2016）07-0098-06

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.07.019

*江蘇大學(xué)博士點基金項目（20123227110016）
聯(lián)系人：姚冠新，教授，主要從事汽車制動摩擦材料的研究

2016-04-08