，，， ， ，，

(江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122)

碳纖維/銅纖維混編酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的制備及其彎曲性能

龍祥，盧雪峰，呂凱明，張坤，錢(qián)坤，俞科靜，孫潔

(江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫214122)

以碳纖維和銅纖維為原料制備了三維四層深交聯(lián)機(jī)織物，并將酚醛樹(shù)脂和其他填料組成樹(shù)脂體系，然后將二者進(jìn)行復(fù)合成型，制成三維深交聯(lián)摩擦材料。通過(guò)改變織物緯向的銅纖維含量及位置獲得四種深交聯(lián)機(jī)織摩擦材料，探究不同位置和含量的銅纖維對(duì)摩擦材料緯向彎曲性能的影響。結(jié)果表明：摩擦材料的彎曲性能隨著銅纖維含量的增加而減小；當(dāng)銅纖維處在摩擦材料預(yù)制體中間層時(shí)，會(huì)降低復(fù)合材料的彎曲性能。材料的破壞模式具體表現(xiàn)為樹(shù)脂基體的碎裂，以及纖維的抽拔及斷裂。

碳纖維； 銅纖維； 彎曲性能

1 引 言

碳纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂基摩擦材料制備工藝簡(jiǎn)單而且具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)異的摩擦磨損性能，在汽車(chē)工業(yè)中已得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。而目前的碳纖維增強(qiáng)摩擦材料，多采用短切纖維熱壓成型工藝，存在易分層、結(jié)構(gòu)隨機(jī)、可設(shè)計(jì)性差的嚴(yán)重缺陷，已成為制約碳纖維摩擦材料發(fā)展的重要瓶頸。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于碳纖維酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的研究主要集中在對(duì)粘結(jié)劑樹(shù)脂改性及配方工藝優(yōu)化等方面。

然而關(guān)于將織物作為增強(qiáng)體與樹(shù)脂復(fù)合作為摩擦材料的研究卻十分鮮見(jiàn)。摩擦材料預(yù)制體的設(shè)計(jì)不僅影響纖維增強(qiáng)效果的發(fā)揮，而且對(duì)制備工藝、材料性能都產(chǎn)生重要影響[4-7]。目前只有少部分學(xué)者研究了以二維碳布為增強(qiáng)體的碳纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的制備與性能。楊斌[8]等設(shè)計(jì)了一種平紋碳布增強(qiáng)樹(shù)脂基摩擦材料，研究了粘結(jié)劑對(duì)平紋碳布復(fù)合材料性能的影響。費(fèi)杰[9-10]等從纖維機(jī)織體每束碳纖維單絲根數(shù)的角度分類(lèi)，試樣碳布分為1K、3K、6K等幾種規(guī)格，并系統(tǒng)研究了平紋碳布規(guī)格對(duì)其濕式摩擦學(xué)性能的影響規(guī)律。但是二維碳布增強(qiáng)摩擦材料存在厚度小，難以承受大的扭轉(zhuǎn)力矩，在高轉(zhuǎn)速、大壓力等苛刻工況條件下易失效的缺陷。

角聯(lián)鎖織物，是三維織物的重要組成部分，其特點(diǎn)是部分經(jīng)紗沿與織物的厚度方向呈一定角度的方向配置。三維碳纖維預(yù)制體在碳纖維束與束之間形成整體結(jié)構(gòu)，使材料顯示出較強(qiáng)的整體性，具有更好的承載能力和耐沖擊性能，不易破裂與剝離，克服了短切纖維和二維碳布增強(qiáng)預(yù)制體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，作為摩擦襯層材料在苛刻工況條件具有廣闊的應(yīng)用前景。銅纖維不但具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和摩擦性能，而且還可以降低材料的成本。含銅纖維的摩擦材料具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和很小的磨損率。當(dāng)摩擦材料在摩擦?xí)r，預(yù)制體中的銅纖維延展性好并且質(zhì)地柔軟，在摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的熱量和對(duì)偶件給予的正應(yīng)力的作用下，銅纖維會(huì)在摩擦表面“擴(kuò)散”開(kāi)來(lái)，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似涂抹的現(xiàn)象，形成穩(wěn)定的摩擦膜。另外摩擦材料中的銅纖維會(huì)從摩擦表面轉(zhuǎn)移到對(duì)偶件上，形成連續(xù)的富銅工作區(qū)，它的存在不但能降低制動(dòng)產(chǎn)生的噪音，還能提供穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。除此之外銅表面層還能保護(hù)當(dāng)樹(shù)脂基體受到摩擦熱產(chǎn)生熱分解的產(chǎn)物對(duì)對(duì)偶件表面的化學(xué)作用，從而阻止了像H2等類(lèi)似物質(zhì)對(duì)對(duì)偶表面的吸附和向內(nèi)部擴(kuò)散，防止氧脆發(fā)生，降低了對(duì)偶件的磨損，保證了摩擦副具有良好的耐磨性和穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。銅纖維還具有十分優(yōu)良的散熱性能，在高轉(zhuǎn)速、高載荷等條件下，能將摩擦產(chǎn)生的熱量快速傳遞到外界，起到保護(hù)摩擦材料的作用。本文將深交聯(lián)碳纖維/銅纖維混編結(jié)構(gòu)與纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基摩擦材料的制備技術(shù)相結(jié)合，制備出四種不同結(jié)構(gòu)的摩擦材料，并對(duì)材料的彎曲性能進(jìn)行研究。這是因?yàn)楫?dāng)摩擦材料應(yīng)用于大載荷、高轉(zhuǎn)速的情況下，對(duì)其力學(xué)性能尤其是彎曲性能提出了更高的要求；另外，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度也是一項(xiàng)比較能直接衡量基體與纖維復(fù)合是否良好的性能指標(biāo)，如果復(fù)合不良，則在很小的載荷下就會(huì)產(chǎn)生基體與樹(shù)脂的分離、纖維的抽出，反映在彎曲性能上則抗彎強(qiáng)度很低。因此，有必要研究碳纖維/銅纖維混編增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的彎曲性能[11]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變預(yù)制體中銅纖維的含量及其在預(yù)制體中的位置來(lái)研究復(fù)合摩擦材料的彎曲性能。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 樣品制備

采用UTS50-12K800tex碳纖維和0.15mm×25根銅纖維長(zhǎng)絲為原料。酚醛樹(shù)脂PFMC-204；6000目沉淀硫酸鋇、3000目超細(xì)氧化鋁；無(wú)水乙醇；2000目人造石墨。

本文采用的三維深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維/銅纖維機(jī)織物中，織物厚度為4mm左右。結(jié)合單胞分析和近似計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)接結(jié)紗的朝向和接結(jié)層數(shù)，并合理配置紗線粗細(xì)、織物密度、經(jīng)紗張力、打緯緊度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)織物厚度和空隙的反饋調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)制體結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性。設(shè)計(jì)一個(gè)組織循環(huán)有8根經(jīng)紗與32根緯紗的深交聯(lián)機(jī)織物，如圖1所示，其中圖1(a)為深交聯(lián)碳纖維機(jī)織物的徑向剖面圖，圖1(b)為其織物結(jié)構(gòu)的三維立體圖。本文通過(guò)改變銅纖維在深交聯(lián)織物緯向的位置分別制備了四種不同的碳纖維/銅纖維深交聯(lián)預(yù)制體，分別為：銅纖維在深交聯(lián)織物的表層，銅纖維在深交聯(lián)織物的上下兩個(gè)表層，銅纖維在深交聯(lián)織物的中間兩層和銅纖維在深交聯(lián)織物的全部四層。

圖1 深交聯(lián)機(jī)織物結(jié)構(gòu)示意圖(a) 徑向剖面； (b) 三維立體圖Fig.1 Structure design of 3-D angle interlock woven(a- Warp cross section;b-3D Schematic diagram)

圖2 深交聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)織物的上機(jī)織造紋板圖Fig.2 VomputerFigure of 3-D angle interlock woven

2.1.1深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維機(jī)織物預(yù)制體的織造工藝 深交聯(lián)結(jié)構(gòu)采用12個(gè)完整組織循環(huán)的經(jīng)紗，所有經(jīng)紗都以接結(jié)紗形式沿織物厚度方向排列，所有經(jīng)紗均為碳纖維；穿綜方法采用順穿法，穿筘方法采用一筘一穿法(筘號(hào)為公制20#)；將三維機(jī)織物的紋板圖輸入到織樣機(jī)電腦中，并輸入設(shè)計(jì)好的各項(xiàng)織造工藝參數(shù)，在SGA598型全自動(dòng)劍桿織樣機(jī)上織造出碳纖維/銅纖維深交聯(lián)結(jié)構(gòu)的三維機(jī)織物預(yù)制體。深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維/銅纖維機(jī)織物的上機(jī)織造紋板圖，如圖2所示，其中紅色表示綜上，綠色表示綜下。

2.1.2深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維/銅纖維機(jī)織物酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的制備

2.1.2.1 深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維/銅纖維酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的組分選取 該摩擦材料基體成分主要包括改性酚醛樹(shù)脂、增磨劑、減磨劑和一些摩擦性能調(diào)節(jié)劑(如稀釋劑、脫模劑等)，填料組分的選取對(duì)提升該摩擦材料的綜合性能至關(guān)重要[11]。

碳纖維/銅纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂基制動(dòng)材料中，樹(shù)脂起著黏結(jié)成型的作用，本研究選用改性酚醛樹(shù)脂PF-203，該樹(shù)脂是一種醇溶性熱塑型樹(shù)脂，具有良好的耐熱性能和機(jī)械性能，成型性能好，體積密度大，氣孔率低，黏結(jié)力強(qiáng)，能與碳纖維牢固結(jié)合，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐熱性好，且硬化時(shí)收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定?？筛鶕?jù)需要添加乙醇、丙酮等稀釋劑，調(diào)節(jié)填料膠液的流動(dòng)性，并采用溶液浸漬的方式復(fù)合成型。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)查閱得出，樹(shù)脂的添加量以20%～30%為宜。

填料在制動(dòng)材料中主要起改善材料的物理機(jī)械性能、調(diào)節(jié)摩擦性能及降低成本的作用，可分為減摩劑與增摩劑。相關(guān)研究表明，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的人造石墨作為減摩劑，可以明顯降低碳布復(fù)合材料的動(dòng)摩擦系數(shù)，提高耐磨性，減小制動(dòng)噪聲，并有助于提高摩擦穩(wěn)定性[12]。增摩劑主要是耐熱材料粉末，用以提高材料的物理機(jī)械性能和增加摩擦系數(shù)[13]。

綜上所述，本研究選用的基體填料配方為：改性熱塑性酚醛樹(shù)脂的游離酚含量2.55%～3.5%，125℃流動(dòng)18～44mm；增摩劑為6000目超細(xì)硫酸鋇、氧化鋁的共混物；減摩劑為3000目超細(xì)人造石墨粉；稀釋劑為無(wú)水乙醇，固化劑為六亞甲基四胺(烏洛托品)。綜上所述，設(shè)計(jì)深交聯(lián)碳纖維機(jī)織物酚醛樹(shù)脂基摩擦材料配方中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例，如表1所示。添加體積分?jǐn)?shù)約40%的稀釋劑，制備出均勻分散的基體膠液。

表1 深交聯(lián)機(jī)織物酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的優(yōu)選配方Table 1 Matrix formula of angle interlock woven fabricphenolic resin matrix friction materials

2.1.2.2 深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維/酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的復(fù)合成型工藝 相比于傳統(tǒng)的二維碳布結(jié)構(gòu)，深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳布具有優(yōu)異的性能[14]，但厚度較大，采用傳統(tǒng)浸漬、涂覆等工藝會(huì)出現(xiàn)空隙率高，致密性差，填料膠液分布不勻的問(wèn)題，直接影響材料性能。因此，優(yōu)選新型的復(fù)合成型工藝，提升材料的致密性和界面結(jié)合性能，成為制備新型深交聯(lián)結(jié)構(gòu)酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的關(guān)鍵之一。本研究通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，得出該摩擦材料的復(fù)合成型具體步驟如下：

①將基體各組分均勻混合，添加體積分?jǐn)?shù)約40%的無(wú)水乙醇作為稀釋劑，采用機(jī)械攪拌、超聲振蕩和真空消泡技術(shù)，制備出分散均勻且具有適宜流動(dòng)性的膠液；

②將深交聯(lián)碳布放入基體膠液中浸漬20min，取出碳布置于自制的真空輔助固化平臺(tái)上，在碳布表層手糊基體膠液，密封連接，啟動(dòng)裝置，織物外部空間趨于真空，在織物內(nèi)外壓差作用下樹(shù)脂灌注織物間隙。

③在50℃真空條件下保溫6h，完成表層膠液與織物內(nèi)部氣體的置換。取出試樣，刮去表層，二次手糊膠液，置于真空環(huán)境60℃保溫2h后，以10℃/h的速率，升溫至180℃，加壓固化2h。然后自然冷卻，緩慢降溫，以防止材料驟冷應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，脫模取料即得到新型深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維機(jī)織物酚醛樹(shù)脂基摩擦材料。

實(shí)驗(yàn)中厚度較大深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維酚醛樹(shù)脂基摩擦材料的復(fù)合工藝綜合運(yùn)用了溶液浸漬、真空輔助、手糊涂覆和拉擠成型相結(jié)合的工藝，并成功制備出空隙率低、機(jī)械強(qiáng)度高的復(fù)合材料。樣品側(cè)面如圖3所示。從左至右分別為單表銅摩擦材料、雙表銅摩擦材料、中銅摩擦材料和全銅摩擦材料。

2.2 性能測(cè)試與表征

2.2.1預(yù)制件的孔徑測(cè)試 利用Capillary Flow Parameter CFP-1100A型孔徑測(cè)試儀進(jìn)行預(yù)制件的孔徑測(cè)試，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中潤(rùn)濕液采用乙醇，氣體為氮?dú)?。先將四種預(yù)制件剪成60×60mm(厚度以織物本身的厚度為準(zhǔn))，然后將整理好的樣品放在乙醇中潤(rùn)濕，使預(yù)制件中的纖維完全潤(rùn)濕，最后將樣品放入實(shí)驗(yàn)槽中，蓋好密封蓋進(jìn)行測(cè)試。計(jì)算機(jī)給出測(cè)試結(jié)果，把預(yù)制件的孔徑大小記為D：

D=4γcosθ/P

(1)

圖3 不同預(yù)制體結(jié)構(gòu)的摩擦材料的截面圖Fig.3 Cross section of structure of friction materials with different fiber reinforced form

式中：D為孔徑大小，μm；γ為乙醇的表面張力，mN·cm-1；θ為接觸角，°；P為壓差，MPa。

2.2.2復(fù)合材料的密度和孔隙率測(cè)試 采用Archimedes定律-排水法測(cè)定復(fù)合材料密度。在JA2003型電子精密天平(精度0.001g)上測(cè)得試樣干燥狀態(tài)下的質(zhì)量為m0，然后將其浸入蒸餾水中24h，使蒸餾水充分浸入到試樣孔隙中，然后將試樣放到蒸餾水中測(cè)量排開(kāi)蒸餾水的質(zhì)量為m水，蒸餾水的密度為ρ水，則試樣的密度和開(kāi)孔率分別見(jiàn)公式(2)和(3):

ρ密度=m0×ρ水/m水

(2)

24h后取出并迅速用濾紙將試樣表面擦干，測(cè)其濕潤(rùn)狀態(tài)下的質(zhì)量記為m濕，最后把試樣烘干，用排水法測(cè)得的試樣體積為V。則試樣的開(kāi)口孔隙率為：

ρ孔隙率=(m濕-m0)/(ρ水×V)

(3)

2.2.3彎曲性能測(cè)試 在Instron 3385H型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上參照國(guó)標(biāo)GB/T 1456-2005進(jìn)行三點(diǎn)彎曲性能測(cè)試。測(cè)試樣品的尺寸為80×15×4mm，跨距為60mm，測(cè)試加載速度為2mm/min，每次測(cè)試樣品為5個(gè)。所得數(shù)據(jù)為計(jì)算后的平均值。彎曲強(qiáng)度按照下面的公式計(jì)算:

(4)

式中：σf為抗彎強(qiáng)度，MPa；Pmax為試樣斷裂時(shí)的最大載荷，N；l為兩下壓頭跨距，mm；b為試樣寬度，mm；h為試樣厚度，mm。

2.2.4破壞形貌表征 根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，使用SU1510型掃描電子顯微鏡SEM對(duì)試樣破壞形貌進(jìn)行觀察，并記錄下圖像。

3 結(jié)果與討論

3.1 預(yù)制件的孔徑

表2所示為不同結(jié)構(gòu)預(yù)制體孔徑測(cè)試數(shù)據(jù)。由表2可知，在預(yù)制件中經(jīng)緯紗密度不變時(shí)，隨著銅纖維含量的增加，織物內(nèi)毛細(xì)孔的最大、最小和平均孔徑均逐漸增加。雙表銅預(yù)制體和中銅預(yù)制體銅纖維含量相同，但是銅纖維所處的位置對(duì)預(yù)制體的孔徑大小也造成了影響。由于銅纖維單紗直徑相對(duì)碳纖維單紗直徑較粗，當(dāng)銅纖維在預(yù)制體中間兩層而碳纖維在預(yù)制體上下兩個(gè)表層時(shí)，中間的銅纖維層會(huì)存在較大的孔徑，會(huì)使預(yù)制體的孔徑增大；當(dāng)銅纖維在上下兩個(gè)表層而碳纖維在中間兩層時(shí)，中間兩層的碳纖維會(huì)減小預(yù)制體的孔徑。

表2 不同結(jié)構(gòu)預(yù)制件的孔徑大小

3.2 復(fù)合材料的密度和孔隙率

表3為不同預(yù)制體結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的密度和孔隙率測(cè)試數(shù)據(jù)。由表3可知，復(fù)合材料的密度是隨著銅纖維含量的增加而增加的，但復(fù)合材料的孔隙率卻并沒(méi)有隨著復(fù)合材料中銅纖維含量的增加而出現(xiàn)明顯的變化，孔隙率基本在1.7%左右。這說(shuō)明良好的復(fù)合工藝可將孔徑對(duì)復(fù)合材料彎曲性能的影響排除在外。

表3 不同預(yù)制體結(jié)構(gòu)的摩擦材料的密度和孔隙率Table 3 Density and the porosity of friction material withdifferent fiber reinforced form

3.3 彎曲性能

復(fù)合材料的彎曲性能測(cè)試結(jié)果如表4和圖4。

表4 不同預(yù)制體結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的彎曲性能Table 4 Flexure properties of friction material withdifferent fiber reinforced form

圖4 不同預(yù)制體結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的彎曲性能Fig.4 Flexure properties of friction material with different fiber reinforced form

從表4和圖4看出隨著銅纖維的增加，復(fù)合材料的彈性模量和彎曲強(qiáng)度逐漸減小?？梢?jiàn)，碳纖維的抗彎強(qiáng)度要高于銅纖維。銅纖維含量相同的雙表銅復(fù)合材料和中銅復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度差距也較大。

圖5為不同緯密的復(fù)合材料彎曲應(yīng)力-應(yīng)變曲線(其中a為雙表銅復(fù)合材料；b為單表銅復(fù)合材料；c為中銅復(fù)合材料；d為全銅復(fù)合材料)。從圖5的彎曲應(yīng)變圖可知四種三維深交聯(lián)復(fù)合材料的總體彎曲特性：開(kāi)始階段，隨著外加載荷的增加試樣的彎曲應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，此時(shí)材料處于彈性變形階段并達(dá)到最大值。隨著外加載荷的繼續(xù)增大，材料彎曲應(yīng)力開(kāi)始下降。由于銅纖維含量不同及位置的變化，圖5中的四種曲線也不盡相同。當(dāng)復(fù)合材料在彎曲應(yīng)力達(dá)到最大值后，隨著銅纖維含量的增加，復(fù)合材料的曲線由快速下降變?yōu)槠骄徬陆?，這是由于銅纖維具有良好的延展性和剪切性能，在彎曲過(guò)程中不易發(fā)生脆斷。a曲線和c曲線在彎曲應(yīng)力達(dá)到最大值時(shí)會(huì)發(fā)生脆斷，隨后a曲線快速下降而c曲線出現(xiàn)平緩下

降的趨勢(shì)，并且a曲線的彎曲應(yīng)力大于c曲線彎曲應(yīng)力。這是由于雙表銅復(fù)合材料的中間層為碳纖維層，碳纖維直徑較小，與樹(shù)脂復(fù)合良好，在彎曲時(shí)不易發(fā)生界面破壞。中銅復(fù)合材料的中間層為銅纖維，銅纖維較粗，與樹(shù)脂復(fù)合后在彎曲過(guò)程中易發(fā)生從樹(shù)脂中剝離出，如圖6所示。圖6(a)與圖6(b)為摩擦材料碳纖維區(qū)截面的SEM照片，可以看出截面較為整齊，較少有纖維的抽拔現(xiàn)象，可判定在碳纖維區(qū)發(fā)生的斷裂為脆性斷裂；圖6(c)與圖6(d)為摩擦材料銅纖維區(qū)截面的SEM照片，從圖中可以明顯地看到銅纖維從樹(shù)脂中抽拔、斷裂和分離。

圖5 不同結(jié)構(gòu)的摩擦材料經(jīng)向彎曲應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.5 Stress-strain curve of shear of friction material with different fiber reinforced form

圖6 摩擦材料彎曲截面的SEM照片F(xiàn)ig.6 Bending section morphology SEM image of the friction material

4 結(jié) 論

1. 復(fù)合材料的彎曲性能隨銅纖維含量的增加而減小。

2. 銅纖維在復(fù)合材料中所處位置不同會(huì)影響復(fù)合材料的彎曲性能。當(dāng)銅纖維在復(fù)合材料中間層時(shí)，會(huì)降低復(fù)合材料的彎曲性能。

3.復(fù)合材料在承受彎曲載荷時(shí)，隨碳纖維含量的增加，發(fā)生纖維脆斷的概率增加；隨材料銅纖維含量的增加，在受到彎曲載荷的情況下，發(fā)生抽拔的概率增加。

[1] 潘廣鎮(zhèn),齊樂(lè)華,付業(yè)偉,費(fèi)杰,張翔.石墨改性碳布復(fù)合材料濕式摩擦磨損性能研究[J].摩擦學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 4: 360～366.

[2] 姜娟,王曉芳,楊振,于占江.新型無(wú)石棉有機(jī)物摩擦材料的制備及其性能研究[J].應(yīng)用化工, 2012, 9: 1672～1674.

[3] 李兵,楊圣崠,曲波,李欣欣,鄭陽(yáng),邢繼龍.汽車(chē)摩擦材料現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].材料導(dǎo)報(bào), 2012, S1: 348～350.

[4] 吳耀慶,曾鳴,余玲,范力仁.多維復(fù)合增強(qiáng)汽車(chē)摩擦材料[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2010, 5: 79～85.

[5] 林有希,高誠(chéng)輝,黃健萌,林偉.樹(shù)脂基混雜纖維汽車(chē)制動(dòng)材料的研制[J].汽車(chē)工程, 2005, 5: 109～111+122.

[6] 劉震云,黃伯云,蘇堤,李度成.增強(qiáng)纖維含量對(duì)汽車(chē)摩擦材料性能的影響[J].摩擦學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 4: 322～326.

[7] Hong U S, Jung S L, Cho K H, et al.Wear mechanism of multiphase friction materials with different phenolic resin matrices.[J].WEAR, 2009, 266(7～8)：739～744.

[8] 楊斌,章繼峰,周利民.玻璃纖維-碳纖維混雜增強(qiáng)PCBT樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及低速?zèng)_擊性能[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2015, 2: 435～443.

[9] 費(fèi)杰,羅威,潘利敏,劉一軍,黃劍鋒,王洪坤.碳布增強(qiáng)樹(shù)脂基濕式摩擦材料摩擦學(xué)評(píng)價(jià)體系[J].潤(rùn)滑與密封, 2015, 3: 47～51.

[10] 費(fèi)杰,李賀軍,等.連續(xù)制動(dòng)條件下碳纖維增強(qiáng)紙基摩擦材料摩擦磨損性能研究[J].無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào), 2010, 4: 344～348.

[11] 甘永學(xué),陳汴琨. 碳纖維/銅-5%錫基復(fù)合材料的彎曲性能[J]. 材料工程, 1991, 4: 25～28.

[12] Jie F, He Jun L, Ye Wei F, et al. Effect of Phenolic Resin Content on Performance of Carbon Fiber Reinforced Paper- based Friction Material[J]. Wear, 2010, 269(7): 534～540.

[13] 王紅俠, 姚冠新. 汽車(chē)制動(dòng)器摩擦材料的研究性狀和發(fā)展[J]. 現(xiàn)代制造工程, 2006, 10: 136～139.

[14] 曹海建, 錢(qián)坤, 李鴻順,等. 2.5D機(jī)織復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與織造[J]. 上海紡織科技, 2009, (1): 12～14.

PreparationandBendingPropertyof3DAngleInterlockWovenC/CuFiberandPhenolicComposites

LONGXiang,LUXuefeng,LVKaiming,ZHANGKun,QIANKun,YUKejing,SUNJie

(KeyLaboratoryofEco-Textiles,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)

The paper designed and prepared a four-layer three-dimensional angle interlock carbon/copper fibers reinforced phenolic resin composites. Four different structures of 3-D angle interlock woven composites were made by changing the copper fiber content and position in the weft direction of the 3-D angle interlock woven preform in order to study the influence of different location and the content of copper fiber on the weft bending property. The result showed that bending property of composite decreases with the increase of copper fiber content. When the copper fiber is in the middle layers of the 3-D angle interlock woven preform, the bending property of the composite is reduced. The brittle failure, which specifically performs as the fragmentation of resin matrix and the extraction and breakage of fiber, is the main failure mode of the composite.

carbon fiber; copper fiber; bending property

2016-08-30；

2016-10-18

江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目；江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金-前瞻性聯(lián)合研究資助項(xiàng)目(BY2014023-15)(BY2015019-33)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(JUSRP41501，JUSRP51505)；江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目(KYLX15_1182)

龍 祥(1990-)，男，碩士研究生，主要從事紡織復(fù)合材料的制備及性能研究。E-mail:396338215@qq.com。

盧雪峰(1984-)女，副教授，研究方向?yàn)榧徔棌?fù)合材料。E-mail：sandylxf@tom.com。

1673-2812(2017)06-0993-06

TB332

A

10.14136/j.cnki.issn1673-2812.2017.06.025