摩擦材料的结构

摩擦材料是一种多元组分的复合材料，除三大主要组分（粘结剂、增强纤维和摩擦性能调节剂）外，还有其它配合剂等加工制备而成，其中主体构成为纤维、矿物填料、增摩和减摩材料。摩擦材料的核心部分是作为主要成分的粘结剂，用量通常占比为 8～25%。酚醛树脂作为最为典型的热固性树脂之一，因其耐热性高、力学强度优异、难燃和良好的加工性能而普遍用于摩擦材料粘结剂中。

摩擦材料的应用

作为一种无石棉有机（NAO）摩擦材料，酚醛树脂基摩擦材料被广泛地使用在汽车、高铁和航空工业，即大多机械设备的制动或传动装置，这是由于它的高比强度，低密度，原料的成本效益高。然而酚醛树脂基摩擦材料在摩擦学应用方面还是受到一些限制，是由于相对低稳定性和耐磨性。

影响摩擦磨损性能的因素

酚醛树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能在很大程度上依赖于各相组分之间的相互作用以及协同效应提高摩擦材料的耐热耐磨损性能，除了在粘结体系改性之外，还有摩擦调节组分方面的改性也至关重要。通过添加不同的增强剂，填充材料像增强纤维、磨蚀材料、粘结剂、填充料和摩擦调节剂（固体润滑剂）进入酚醛树脂基摩擦材料提高其稳定性和耐磨性是一种必要措施。 

类似蒙脱土结构的磷酸锆（以下简称α-ZrP），是一类具有高表面能的二维层状结构的材料。作为单斜晶系的α-ZrP是一种酸性层状金属盐，具有晶格结构，每层α-ZrP 由ZrO 6片层与四面体的 HPO4 2- 配位形成共价网状结构，层与层之间通过范德华力连接，α-ZrP 具有离子交换性、吸附性、高的表面能、有很高的热化学稳定性，这些特性使得 α-ZrP 有广泛的应用  。相邻层之间的相互作用在纳米粒子的摩擦行为中起到关键作用。不同于石墨与二硫化钼的层间弱的范德华力作用使得其在剪切作用下易剥落产生的滑动从而减小摩擦，二维层状结构的 α-ZrP 的层间范德华力作用较强，不易剥离，其表现出比二硫化钼和石墨更为优异的耐磨性。

有效解决摩擦与磨损的技术

在酚醛树脂基摩擦材料中加入层状摩擦调节剂材料α-磷酸锆（α-ZrP）、及聚醚胺插层改性的磷酸锆衍生物（Jeffamine D230/α-ZrP 和Jeffamine D400/α-ZrP），均能有效调节摩擦材料的摩擦系数，同时显著提高酚醛树脂基复合材料（简称PF）的耐磨性能，当含量为 1 wt% 时，能显著提高酚醛树脂基摩擦材料的耐磨性和承载能力，同时也能减少酚醛树脂基摩擦材料对摩擦副表面相对滑动速度和温度的敏感程度，增强其抗热衰退性能。α-ZrP/PF 的磨损率相比未添加摩擦调节剂的下降约 88.41%，但其含量超过适当含量时，其磨损率反而随含量的增加而增加。

(作为摩擦调节剂的 α-ZrP、Jeffamine D230/α-ZrP 和 Jeffamine D400/α-ZrP ，其对酚醛树脂基复合材料的摩擦磨损性能影响的不同，可能与它们和酚醛树脂基质之间的粘合强度以及材料摩擦表面及摩擦副之间形成的转移膜有关。当含量为1wt%时的摩擦调节剂α-ZrP、 Jeffamine D230/α-ZrP 和 Jeffamine D400/α -ZrP易在摩擦界面形成摩擦薄膜和转移膜，其中层间距最小且具自身润滑效应的α-ZrP 最易形成。)

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