增强剂在树脂基摩擦材料及其制品中又常称为增强材料及骨架材料,它是摩擦材料三大基本组成之一,虽然主要起增强作用,但对摩擦性能、耐热性能等方面也有重大的影响,是不可忽略的成分。
增强剂材料的主体是一些纤维类的物质。在树脂基摩擦材料中应用最早和最多的增强剂是石棉,其综合性能、价格及供应均基本令人满意,然而其耐热性不足,以及由于20世纪70年代以来对其致癌作用的疑惧,人们开始更积极地寻找其他纤维作为增强剂。虽然研究报道很多,诸如玻璃纤维、钢纤维、矿物纤维、陶瓷纤维、有机聚合物纤维、碳纤维等的开发,不过,目前工业上能够完全代替石棉,独立作为摩擦材料增强剂的纤维,也仅有钢纤维和玻璃纤维两类,此外的纤维大多是作为主体增强剂的改性剂而掺用的,即构成所谓混杂纤维增强剂。下面在表7-1及表7-2中概括地比较了各种增强纤维的主要性能及在摩擦材料中应用的特点。
表7-1 各种纤维的性能比较①
|
性能 |
石棉纤维 |
钢纤维 |
玻璃纤维 |
碳纤维 |
芳纶纤维 |
陶瓷纤维 |
矿棉 |
海泡石纤维 |
硅灰石纤维 |
|
密度/(g/cm3) |
2.5 |
7.8 |
2.6 |
1.6~1.9 |
1.4~1.5 |
2.5 |
2.7 |
0.1 |
2.9 |
|
直径/μm |
10~25 |
10~50 |
约10 |
约10 |
约12 |
约10 |
约10 |
- |
- |
|
拉伸强度/GPa |
0.6~0.8 |
1.8~2.0 |
2.8~4.5 |
2.0~3.0 |
1.2~1.5 |
1.7 |
1.5 |
- |
- |
|
弹性模量/GPa |
150~170 |
200 |
70~90 |
500 |
70 |
151 |
70 |
- |
- |
|
莫式硬度 |
2.5~4 |
约5 |
约5 |
约6 |
- |
6 |
6 |
- |
4.5 |
|
伸长率/% |
2.3 |
2.0~3.0 |
2.5~5.0 |
2.4 |
2.5~4.0 |
1.2 |
- |
- |
- |
