年产2000吨环氧树脂基纳米复合摩擦材料合成工艺设计开题报告

全文总字数：4616字

1. 研究目的与意义（文献综述）

环氧树脂是一种重要的热固性工程材料，由于其优异的耐化学腐蚀性，高模量和拉伸强度，加工简单等性能而可广泛用于水利，电子，家用电器，汽车，航空航天和工业地板等领域。但是，由于环氧树脂固化产物性脆，耐冲击性差，易开裂，不耐疲劳，耐磨性差，因此在许多领域中，环氧树脂的潜在应用常常受到很大的阻碍。为了提高环氧复合材料的摩擦学性能，一种有效的解决方案是将环氧树脂与各种无机纳米填料结合起来。

在过去的十年里，纳米复合材料已经成为一类通过获得新的特性和允许材料之间独特的相互作用来增强复合材料的性能的新型材料。纳米复合材料由于其特殊的物理和化学性质而受到广泛的重视，人们对纳米材料在物理、化学、机械等众多领域进行了大量的研究工作，并取得了重要的进展，其中有机—无机纳米复合材料成为当前研究的热点。聚合物纳米复合材料是由聚合物和固相相互作用的尺寸在纳米级的混合物。有几项研究表明，与传统复合材料相比，纳米复合材料具有较高的力学性能和热性能。

目前，车用关键运动零部件，尤其是高性能的发动机系统轴瓦和制动系统刹车片对高分子复合材料的耐高温、高强度、高耐磨及润滑等性能提出了更高的要求。传统的刹车片衬片和发动机系统轴瓦的高分子涂层一般主要为环氧树脂基复合材料，然而，单一环氧树脂基复合材料因在高温、高负荷下存在尺寸稳定性差、摩擦噪声大、对偶磨损大等缺点，已不能满足汽车高速制动稳定性能的要求。纳米粒子由于纳米尺寸效应，巨大的比表面积和强的界面作用，与环氧树脂复合后可使无机物的刚性，尺寸稳定性和热稳定性与环氧树脂的韧性加工揉合在一起，表现出增韧与增强的同步效应。实践表明，通过引入莫氏硬度高于7的纳米氧化铝复合改性环氧树脂基体，借助表面化学修饰促进纳米粒子与高分子基体的界面结合力和相容性，能显著提高应用于制动系统刹车片的环氧树脂基复合材料的承载能力、高温稳定性、抗冲击强度以及高温摩擦学与耐磨损性能（稳定的摩擦系数及低的磨损率）。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容

a．完成年产2000吨环氧树脂基纳米复合摩擦材料合成工艺设计。

b．完成主要设备的设计，提出超声反应釜的改进设计方案。

3. 研究计划与安排

2020.02-2020.03 充分调研，查阅文献，了解相关课题的研究现状；

2020.03-2020.04 收集各步工艺衡算所需的基础物性数据，分别对纳米粒子表面修饰工艺以及环氧树脂基复合材料制备工艺进行物料及热量平衡计算；

2020.04-2020.05 完成主要设备的设计，提出超声反应釜的改进设计方案；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] d. bazrgari,f. moztarzadeh, a.a. sabbagh-alvani, m. rasoulianboroujeni, m. tahriri,l. tayebi, mechanical properties and tribological performance of epoxy/ al₂o₃ nanocomposite,ceram. int. 44 (2018) 1220–1224.

[2] yuan-yuan che, zhanglong sun, ruirui zhan, shuzhan wang,shaofeng zhou*, jin huang*. effects of graphene oxide sheets-zirconia spheresnanohybrids on mechanical, thermal and tribological performances of epoxycomposites. ceram int. 2018, 44, 18067–18077.

[3] zhang h, zhangh, zhou ly, eger c, zhang z, abrasive wear of transparent polymer coatings: considered interms of morphology and surface modification of nanoparticles,compos. sci. technol., 2013, 88, 151-157.