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作为摩擦材料,其增强相的选取至关重要。传统石棉对人体有害,金属纤维密度高、易腐蚀,混合纤维成本高等,都不是十分理想。碳纳米管(CNTs)以其优异的力学和热学性能,给摩擦材料的增强提供了新的思路。本课题将多壁碳纳米管(MWCNTs)添加到酚醛树脂(PF)基摩擦材料中,以期综合两者的优势,研制出新型实用的PF基摩擦材料。采用经球磨分散的干粉法制备添加MWCNTs的PF基摩擦材料,用卡斯摩擦试验机进行摩擦试验。首先对比了添加与未添加纯化MWCNTs的摩擦材料的摩擦磨损性能,而后为了进一步改善MWCNTs在材料中的分散性及与PF的界面相容性,对纯化MWCNTs表面进行修饰——磺化改性、硅烷偶联剂KH-550浸渍或添加十二烷基硫酸钠,并分别采用干粉法及通过超声分散的溶液法成型各试样。随后研究了 MWCNTs的表面状态及含量对材料力学性能(硬度及冲击强度)和摩擦学性能的影响规律。同时用红外光谱仪表征MWCNTs的表面状态,扫描电镜观察微观形貌,同步热分析仪和激光导热仪测试耐热、导热性等,以分析其机理。研究结果表明:干粉法添加MWCNTs的PF基摩擦材料的摩擦性能比未添加的要好,而溶液法添加的又优于千粉法。当纯化MWCNTs添加量为0.4 wt%时,干粉法摩擦材料的摩擦系数μ和磨损率V为0.25和7.34×10-8 cm3/(Nm),分别比未添加的增大了 0.07和减小了 25.3%。溶液法摩擦材料的μ和V为0.35和6.32 X 10-8 cm3/(Nm),比干粉法摩擦材料的分别增大了 0.1和减小了 13.9%。且添加修饰MWCNTs的PF基摩擦材料的综合摩擦性能有进一步提高。对于力学性能,MWCNTs添加量以0.4～0.8 wt%为宜;随着MWCNTs含量的增加,摩擦材料均趋向于脆性断裂。对于摩擦学性能,在本实验中,溶液法0.4 wt%磺化MWCNTs/PF基摩擦材料为最好试样,在193～216℃下的μ和V分别为0.32和0.84X 10-8cm3/(Nm),且摩擦稳定性和抗热衰退性能好。添加MWCNTs后材料的冲击强度较大,表层硬度降低,使其有效地将摩擦时的剪切破坏作用转化为“压实”作用,提高磨损面的致密性;同时减小与偶件的间距,增大实际接触面积,从而有利于MWCNTs减摩缓冲作用的发挥。此外,MWCNTs还提高了材料的耐热、导热性能,因此可保护磨损面的完好性。其中修饰MWCNTs的分散性及与PF的界面相容性更好,溶液法摩擦材料的硬度更小。说明CNTs作为增强相时,对其进行修饰并采用溶液法对PF基摩擦材料更有利。