摩擦材料的結(jié)構(gòu)

摩擦材料屬于高分子三元復(fù)合材料，它包括三部分：

       （1）以高分子化合物為粘結(jié)劑；

（2）以無(wú)機(jī)或有機(jī)纖維為增強(qiáng)組分；

（3）以填料為摩擦性能調(diào)節(jié)劑或配合劑。

1. 粘結(jié)劑

摩擦材料所用的有機(jī)粘結(jié)劑為酚醛類(lèi)樹(shù)脂和合成橡膠，而以酚醛類(lèi)樹(shù)脂為主。它們的特點(diǎn)和作用是當(dāng)處于一定加熱溫度下時(shí)先呈軟化而后進(jìn)入粘流態(tài)，產(chǎn)生流動(dòng)并均勻分布在材料中形成材料的基體，最后通過(guò)樹(shù)脂固化作用的橡膠硫化作用，把纖維和填料粘結(jié)在一起，形成質(zhì)地致密的有相當(dāng)強(qiáng)度及能滿(mǎn)足摩擦材料使用性能要求的摩擦片制品。

對(duì)于摩擦材料而言，樹(shù)脂和橡膠的耐熱性是非常重要的性能指標(biāo)。因?yàn)檐?chē)輛和機(jī)械在進(jìn)行制動(dòng)和傳動(dòng)工作時(shí)，摩擦片處于200℃～450℃左右的高溫工況條件下。此溫度范圍內(nèi)，纖維和填料的主要部分為無(wú)機(jī)類(lèi)型，不會(huì)發(fā)生熱分解。而對(duì)于樹(shù)脂和橡膠，有機(jī)類(lèi)的來(lái)說(shuō)，又進(jìn)入熱分解區(qū)域。摩擦材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)此時(shí)多會(huì)發(fā)生不利的變化（摩擦系數(shù)、磨損、機(jī)械強(qiáng)度等），特別是摩擦材料在檢測(cè)和使用過(guò)程中發(fā)生的三熱（熱衰退、熱膨脹、熱龜裂）現(xiàn)象，其根源都是由于樹(shù)脂和橡膠、有機(jī)類(lèi)的熱分解而致。因此選擇樹(shù)脂與橡膠對(duì)摩擦材料的性能具有非常重要的作用。選用不同的粘結(jié)劑就會(huì)得出不同的摩擦性能和結(jié)構(gòu)性能。目前使用酚醛樹(shù)脂及其改性樹(shù)脂。如：腰果殼油改性、丁腈粉改性、橡膠改性及其它改性酚醛樹(shù)脂作為摩擦材料的粘結(jié)劑。

對(duì)樹(shù)脂的質(zhì)量要求是：

（1）耐熱性好，有較好的熱分解溫度和較低的熱失重。

（2）粉狀樹(shù)脂細(xì)度要高，一般為100目～200目，最好在200目以上，有利于混料分散的均勻性，可降低樹(shù)脂在配方中的用量。

（3）游離粉含量低，以1％～3％為宜。

（4）適宜的固化速度 40s～60s（150℃）和流動(dòng)距離（120℃ 40～80mm）

2. 增強(qiáng)纖維

纖維增強(qiáng)材料構(gòu)成摩擦材料的基材，它賦予摩擦制品足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使其能承受摩擦片在生產(chǎn)過(guò)程中的磨削和鉚接加工的負(fù)荷力以及使用過(guò)程中由于制動(dòng)和傳動(dòng)而產(chǎn)生的沖擊力、剪切力、壓力。

我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及汽車(chē)制造廠(chǎng)根據(jù)摩擦片的實(shí)際使用工況條件，對(duì)摩擦片提出了相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度要求。如：沖擊強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等。為了滿(mǎn)足這些強(qiáng)的性能要求，需要選用合適的纖維品種增加、滿(mǎn)足強(qiáng)度性能。

摩擦材料對(duì)其使用的纖維組分要求：

（1）增強(qiáng)效果好。

（2）耐熱性好。在摩擦工作溫度下不會(huì)發(fā)生熔斷、碳化與熱分解現(xiàn)象。

（3）具有基本的摩擦系數(shù)。

（4）硬度不宜過(guò)高，以免產(chǎn)生制動(dòng)噪音和損傷制動(dòng)盤(pán)或鼓。

（5）工藝可操作性好。

3. 填料

摩擦材料組分中的填料，主要是由摩擦性能調(diào)節(jié)劑和配合劑組成。使用填料的目的，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）調(diào)節(jié)和改善制品的摩擦性能、物理性能與機(jī)械強(qiáng)度。

（2）控制制品熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、收縮率，增加產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性。

（3）改善制品的制動(dòng)噪音。

（4）提高制品的制造工藝性能與加工性能。

（5）改善制品外觀質(zhì)量及密度。

（6）降低生產(chǎn)成本。

在摩擦材料的配方設(shè)計(jì)時(shí)，選用填料必須要了解填料的性能以及在摩擦材料的各種特性中所起到的作用。正確使用填料決定摩擦材料的性能，在制造工藝上也是非常重要的。

根據(jù)摩擦性能調(diào)節(jié)劑在摩擦材料中的作用，可將其分為“增磨填料”與“減磨填料”兩類(lèi)。摩擦材料本身屬于摩阻材料，為能執(zhí)行制動(dòng)和傳動(dòng)功能要求具有較高的摩擦系數(shù)，因此增摩填料是摩擦性能調(diào)節(jié)劑的主要成分。不同填料的增摩作用是不同的。

增摩填料的莫氏硬度通常為3～9。硬度高的增摩效果顯著明顯。5.5硬度以上的填料屬硬質(zhì)填料，但要控制其用量、粒度。（如氧化鋁、鋯英石等）

減磨填料：一般為低硬度物質(zhì)，低于莫氏硬度2的礦物。如：石墨、二硫化鉬、滑石粉、云母等。它既能降低摩擦系數(shù)又能減少對(duì)偶材料的磨損，從而提高摩擦材料的使用壽命。

摩擦材料是在熱與較高壓力的環(huán)境中工作的一種特殊材料，因此就要求所用的填料成分必須有良好的耐熱性，即熱穩(wěn)定性，包括熱物理效應(yīng)和熱化學(xué)效應(yīng)等。

填料的堆砌密度對(duì)摩擦材料的性能影響很大。摩擦材料的不同的性能要求，對(duì)填料的堆砌密度的要求也是不同的。