摩擦材料是一类极重要且有着广泛应用价值的多组分复合材料。它按所具有的摩擦因数(即通称的摩擦系数,根据国家标准GB 3100-3102-1993,应称为摩擦因数)μ的高低可分为增摩材料和减摩材料两大类,前者的主要性能特征是具有较高摩擦因数,从而可以起到制动(如汽车刹车)和传动(如汽车传动装置的离合)的作用;后者则具有较低的摩擦因数,因而起到运动的减摩润滑(如轴、轴承)作用。本章仅对高性能酚醛树脂在增摩类摩擦材料及其制品的应用进行介绍,在本章此后的叙述中,凡提到摩擦材料均指增摩类摩擦材料。
人类应用摩擦材料的历史很久远,也很普遍,因为人为的运动,常需要人为的停止,例如人的跑、转、停;车的行、转、止都希望借助摩擦材料快速实现。最早的摩擦材料有兽皮、木材、天然纤维编制物等,但它们远远不能满足人们的使用要求,随着现代科学技术的迅速发展,目前摩擦材料已有树脂基(有机基)、金属基、陶瓷基及C/C复合等四大类。根据本书的编著宗旨,本章仅讨论高性能酚醛树脂基摩擦材料,而这一类正好是摩擦材料中的主流。
与其他类型摩擦材料相比,树脂基摩擦材料具有性能调节容易、适用面广、生产工艺简单、价廉等多方面优点。除比C/C复合摩擦材料质重外,质轻亦为其主要特点。
二、树脂基摩擦材料的组成
树脂基摩擦材料由树脂黏结剂、增强剂、摩擦性能调节剂以及其他辅助材料组成。摩擦材料成型后树脂成为此材料的连续相,故称为树脂基摩擦材料。
1、树脂
作为摩擦材料黏结剂的树脂,虽然研究报道很多,但从性能均衡、价格适中等多方面因素考虑,酚醛树脂仍是人们的首选。但随着人们对摩擦材料各项性能的要求越来越高,普通酚醛树脂已不能满足要求,故近来一系列高性能酚醛树脂被精心研制成功,并广泛用于生产高性能的摩擦材料。高性能摩擦材料的主要用途是制造制动器上的制动衬片(刹车片)及传动装置上的离合器面片。这些摩擦制品在汽车、拖拉机、运输机、提升机、锻压机、钻井机等各种车辆及机械中大多是必不可少的。所以,随着交通运输业、机械工业及各种工业的发展,酚醛树脂基摩擦材料及其制品(刹车片、离合器面片等)也获得了同步的发展。
