混杂纤维增强PA66复合材料扶正器的研究

采用注塑工艺制备了碳纤维(CF)/玻璃纤维(GF)混杂增强尼龙66(PA66)复合材料,并在模拟高含水及高腐蚀两种井况下分别进行摩擦磨损、线胀系数对比和冲击试验,最终筛选了15%CF/20%GF和20%CF/20%GF两种混杂纤维增强PA66,制成了新型油井用扶正器,利用扫描电子显微镜对材料的磨擦表面及冲击断口进行了观察与分析。结果表明,在高含水的稀油井中,适合使用15%CF/20%GF增强PA66扶正器;在高含水的稠油井中,由于井下温度较高,20%CF/20%GF增强PA66扶正器与15%CF/20%GF增强PA66扶正器相比,尺寸稳定性更好,耐磨性更高,因此适合该类油井。     

短纤维增强尼龙1010耐磨性复合材料性能的研究

利用不同的超纤维（玻璃纤维）、碳纤维及其两者的混杂纤维）添加不同的减摩剂配制成的短纤维增强尼龙1010,研究了它们的力学性能和摩擦磨损基本特性,探讨了纤维种类、纤维含量和减摩剂对其性能的影响。实验结果表明,添加混杂纤维含量高的短纤维增强尼龙1010,其拉伸、弯曲强度和摩擦磨损特性较好,但冲击韧性下降。     

混杂填料增强PA6复合材料摩擦磨损性能

利用M-2000型摩擦磨损试验机考察载荷以及纳米Si_3N_4/SiO_2与玻璃纤维的混合填料对PA6复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理.结果表明:纳米材料与玻璃纤维的协同作用显著改善了材料的摩擦磨损性能,以3%纳米Si_3N_4与玻璃纤维混杂填充耐磨性最佳;以5%纳米SiO_2与玻璃纤维混杂摩擦因数最低.     

纤维表面改性对PA66/玄武岩纤维复合材料性能影响

以CO_2和缩水甘油醚为原料合成了环状碳酸酯,通过环状碳酸酯与偶联剂KH–550的氨基反应制备两种新型表面改性剂,与KH–550分别对玄武岩纤维(BF)进行改性,得到三种改性纤维KBF,KBF–P,KBF–B。采用双螺杆挤出机共混制备了改性玄武岩纤维增强尼龙66(PA66)复合材料,考察其力学性能和吸水率;采用扫描电子显微镜、热同步分析仪对复合材料的微观结构和热稳定性进行研究。结果表明,与未改性的复合材料相比,纤维质量分数为20%的PA66/KBF–B复合材料的拉伸强度、弯曲强度、无缺口冲击强度分别提高了5.5%,5.9%,25.5%;随着KBF–B含量的增加,PA66/KBF–B复合材料的力学性能均得到提高,当KBF–B质量分数达到40%时,PA66/KBF–B的拉伸强度、弯曲强度、无缺口冲击强度比纯PA66提高了161.1%,148.7%,112.7%,且优于相同纤维质量分数的PA66/玻璃纤维复合材料;PA66/KBF–B复合材料的饱和吸水率仅为3.8%且具有优良的热稳定性。KBF–B表面粗糙,与PA66具有良好的相容性。     

碳纤维增强尼龙复合材料的性能研究

研究了碳纤维(CF)用量及助剂对碳纤维/PA66复合材料性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度随着CF用量增加而增大,当CF质量分数超过15%时,增幅缓慢。在同一载荷下,随CF用量的增加,复合材料的摩擦系数先降低后升高,碳纤维质量分数为20%时,复合材料体系的摩擦系数最小,较PA66树脂降低了1/3;相容剂、耐磨助剂的加入,可有效改善CF/PA66复合材料的摩擦磨损性能。     

长玻璃纤维增强尼龙6复合材料力学性能的研究

研究以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)为界面相容剂的长玻璃纤维增强尼龙6(LGF/PA 6)复合材料的力学性能,并与短玻璃纤维增强尼龙6(SGF/PA 6)复合材料的力学性能进行对比。结果表明:LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均随着玻璃纤维含量的增加呈直线上升趋势,玻璃纤维质量分数达到40%时,增强效果十分显著;在添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量低于SGF/PA 6复合材料;2种复合材料的冲击强度均随着玻璃纤维含量的增加呈非线性增加,当添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的冲击强度高于SGF/PA 6复合材料;两种界面相容剂均改善了玻璃纤维与PA 6的界面性能,显著提高了复合材料的冲击强度,其中添加PP-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的冲击强度的提高高于添加POE-g-MAH的,但拉伸强度和弯曲强度均有不同程度降低,其中添加POE-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量下降得较为明显。     

纳米SiO2与玻璃纤维混杂增强聚酰胺6复合材料的摩擦磨损性能研究

采用MM-200型摩擦磨损试验机对干摩擦条件下纳米SiO2与玻璃纤维混杂填充聚酰胺6(PA6)复合材料与45#钢对摩时的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,纳米SiO2和玻璃纤维混杂可以显著改善PA6复合材料的摩擦磨损性能,以5 %的SiO2和20 %的玻璃纤维增强PA6的耐磨减摩性最好。扫描电镜分析表明,纯PA6的磨损以黏着和犁削为主。当载荷较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的磨粒磨损,但当载荷较高时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的疲劳磨损。     

玻璃纤维与碳纤维混杂复合材料的拉伸及低速冲击性能研究

本文采用真空辅助树脂渗透成型(VARI)工艺成型了0°/90°玻璃纤维经编织物和0°/90°碳纤维经编织物不同混杂比的复合材料板,并探讨了混杂比、混杂方式等因素对碳-玻纤混杂纤维复合材料的拉伸性能及低速冲击性能的影响。研究结果表明:少量碳纤维的加入便可很好地改善纯玻璃纤维材料的拉伸和冲击性能;同种混杂比下,玻璃纤维铺覆表面的层间混杂结构拥有最好的拉伸性能;对于低速冲击性能来说,随着试样中碳纤维含量的增加,冲击能降低,扩展能降低,韧性指数降低,冲击后剩余压缩强度增大;碳纤维、玻璃纤维含量相接近时,玻璃纤维铺覆表面的层间混杂结构表现出较好的抗低速冲击性能;碳纤维、玻璃纤维含量相差较大时,玻璃纤维铺覆表面的夹芯结构的抗低速冲击性能较好。     

短切纤维填充聚四氟乙烯的减摩耐磨性能研究

以聚四氟乙烯(TPFE)为基体,通过添加10%、15%、20%、25%、30%的短切纤维制备纤维填充复合材料,研究了其摩擦磨损等相关性能。结果表明:短切纤维的填充增强了材料的压缩强度和硬度,但拉伸强度减弱;随着短切纤维含量的增多,磨痕宽度越来越小,材料的耐磨性能不断提高,摩擦系数也随之下降;电镜结果显示TPFE复合材料摩擦表面短切纤维分布均匀且无明显带状磨痕,但存在少量短切纤维剥离现象,分析发现剥离主要发生于摩擦的磨合阶段,不影响材料稳定磨损阶段的性能。     

纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6复合材料摩擦磨损性能研究

采用注塑成型法制备纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6尼龙复合材料。采用MM-200型摩擦磨损试验机在干摩擦条件下考察了纳米颗粒含量及载荷对PA6复合材料摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明:纳米Si3N4与玻璃纤维混杂能使复合材料耐磨损性提高,以3%Si3N4与玻璃纤维混杂填充耐磨性最佳;而纳米SiC与玻璃纤维混杂会导致复合材料的磨损量增大,纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6复合材料的摩擦系数都低于尼龙材料。     

GF及偶联剂改性PVC/稻壳木塑复合材料

采用模压成型的方式、通过实验探索玻璃纤维(GF)含量及偶联剂处理对聚氯乙烯(PVC)/稻壳木塑复合材料的力学特性和耐磨性的影响。实验结果表明:PVC/稻壳木塑复合材料的硬度随GF含量增加呈现先减小后增大的趋势。GF含量在15%以下时,随着GF用量的增大,木塑复合材料的拉伸强度与冲击强度总体上随之变大,超过15%则随GF含量增大而减小。而弯曲强度出现先减后增的趋势,弯曲弹性模量则与之相反。木塑复合材料的耐磨损性在GF含量为15%时最佳,摩擦系数在10%时最大。合适的偶联剂处理能增强木塑复合材料的力学性能和耐磨性。其中γ–氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的增强效果比较好,钛酸酯不能提高PVC/稻壳木塑材料的力学性能和耐磨性。     

聚四氟乙烯填充聚醚醚酮及其复合材料的研究

利用熔融共混工艺制备了ＰＥＥＫ／ＰＴＦＥ共混物及其复合材料,研究了ＰＴＦＥ对ＰＥＥＫ共混物及其复合材料力学性能和耐磨性的影响,结果表明,ＰＥＥＫ经１０％￣ＰＴＦＥ填充改性,玻纤／碳纤混杂增强后,由于磨损方式的改变,使该复合材料不仅保持了良好的物理力学性能,而且具有较低的摩擦系数,耐磨性也得到明显改善。     

纤维增强聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能的研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了聚苯硫醚(PPS)纤维增强复合材料。研究了GF/PPS和CF/PPS复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的纤维增强体、不同载荷与滑动速度对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:GF与CF的引入有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能;随纤维体积分数的增加复合材料的摩擦系数逐渐增加,随载荷的增加复合材料的摩擦系数逐渐降低,但磨损率增大。     

Mechanical and tribological properties of PA66/PPS blend. III. Reinforced with GF

Based on previous work, 70 vol % PA66/30 vol % PPS blend was selected as a matrix, and the PA66/PPS blend reinforced with different content of glass fiber (GF) was prepared in this study. The mechanical properties of PA66/PPS/GF composites were studied, and the tribological behaviors were tested on block‐on‐ring sliding wear tester. The results showed that 20–30 vol % GF greatly increases the mechanical properties of PA66/PPS blend. When GF content is 20 vol %, the friction coefficient of composite is the lowest (0.35), which is decreased by 47% in comparison with the unfilled blend. The wear volume of the GF‐reinforced PA66/PPS blend composite decreases with the increase of GF content. However, the wear‐resistance is not apparently improved by the addition of GF in the experimental range for comparison with unfilled PA66/PPS blend. The worn surface and the transfer film on the counterface were examined by scanning electron microscopy (SEM). The observations revealed that the friction coefficient of composite depends on the formation and development of a transfer film. The wear mechanism involves polymer matrix wear and fiber wear. The former consists of melting wear and plastic deformation of the matrix, while the latter includes fiber sliding wear, cracking, rupturing, and pulverizing. The contributions of the matrix wear and the fiber wear determine the ultimate wear volume of PA66/PPS/GF composite. In addition, the abrasive action caused by the ruptured glass fiber is also a very important factor. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 102: 523–529, 2006     

Friction and wear mechanisms of PA66/PPS blend reinforced with carbon fiber

The mechanical and tribological properties of carbon fiber (CF) reinforced polyamide 66 (PA66)/polyphenylene sulfide (PPS) blend composite were studied in this article. It was found that CF reinforcement greatly increases the mechanical properties of PA66/PPS blend. The friction coefficient of the sample decreases with the increase of CF content. When CF content is lower (below 30%), the wear resistance is deteriorated by the addition of CF. However, the loading of higher than 30% CF significantly improves the tribological properties of the blend. The lowest friction coefficient (0.31) and the wear volume (1.05 mm³) were obtained with the PA66/PPS blend containing 30% CF. The transfer film and the worn surface formed by sample during sliding were examined by scanning electron microscopy. The observations revealed that the friction coefficient of PA66/PPS/CF composite depends on the formation and development of a transfer film on the counterface. The abrasive wear caused by ruptured CFs (for lower CF content) and the load bearing ability of CFs (for higher CF content) are the major factors affecting the wear volume. In addition, the improvements of mechanical properties, thermal conductivity, and self‐lubrication of bulk CFs are also contributed to the wear behavior of PA66/PPS/CF composite. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2007     

聚苯醚接枝马来酸酐/聚酰胺66共混物的制备与性能

通过辐照法将马来酸酐(MAH)基团接枝到聚苯醚(PPE)上,制备了PPE-g-MAH,将其和聚酰胺(PA)66通过熔融共混挤出方法制备了PPE-g-MAH/PA66共混物。采用差示扫描量热、吸水性实验、维卡软化和热变形实验、拉伸和冲击性能测试及动态力学性能测试等对PPE-g-MAH/PA66共混物性能进行了研究。结果表明,与PPE/PA66共混物相比,PPE-g-MAH/PA66共混物的耐热性能、力学性能和吸水性能均得到改善;随PPE-g-MAH含量的增加,PPE-g-MAH/PA66共混物中PA66的熔融温度和玻璃化转变温度均向PPE方向移动,表明两者的相容性有所提升,且共混物的维卡软化温度、热变形温度、25℃之前的储能模量均升高,吸水率降低;当PPE-g-MAH含量较低时,共混物拉伸强度提升明显而冲击强度升幅较小,当PPE-g-MAH含量较高时,共混物冲击强度提升明显而拉伸强度基本不变。因此,可以根据实际的应用要求选择合适的PPE-g-MAH含量。     

PE-HD-g-MAH对PA66/PE-UHMW共混物力学与摩擦学行为的影响

用马来酸酐接枝高密度聚乙烯（PE-HD-g-MAH）与聚酰胺66（PA66）/超高相对分子质量聚乙烯（PE-UHMW）共混制备了共混物,并利用扫描电子显微镜、动态机械分析仪、毛细管流变仪和傅里叶红外光谱分析对共混物的力学性能及摩擦学性能进行了研究。结果表明,加入PE-HD-g-MAH可以促进PA66和PE-UHMW的界面相容性,提高了共混物的拉伸、弯曲与冲击性能;随着PE-HD-g-MAH含量的增加,共混物的摩擦因数逐渐降低;加入PE-HD-g-MAH并未使共混物发生摩擦化学反应,共混物的磨损呈现疲劳磨损特征;加入PE-HD-g-MAH抑制了疲劳裂纹的增长,使得摩擦转移膜逐渐均匀。     

PVC/CPE/GF复合材料制备及力学性能

采用玻璃纤维(GF)及氯化聚乙烯(CPE)对聚氯乙烯(PVC)协同增韧改性。研究表明,当共混体系中有一定量的GF时,CPE的加入不仅能够改善共混物的韧性,还能够促进GF在PVC基体中的分散,两者协同增韧。随着CPE加入量的增加,GF分散效果增强,PVC/CPE/GF共混物的硬度呈现先显著增强后缓慢增强的趋势、拉伸强度和断裂伸长率逐渐上升、拉伸弹性模量先升高后下降,增韧效果明显。当经过硅烷偶联剂KH–550处理过的GF的质量一定,CPE用量为配方总质量的15%~20%之间时,通过PVC/CPE/GF共混物样条冲击断面的扫描电子显微镜观察可见,GF在基体中分散均匀,与基体粘结紧密,断面产生了大量有规则的网丝结构,增韧效果最佳。     

耐水解玻璃纤维增强尼龙66的制备及性能研究

制备了长玻璃纤维（LGF）和短玻璃纤维（SGF）增强尼龙66（PA66）,考察了GF、GF分散剂、耐水解改性剂（MPP）对增强PA66性能的影响。结果表明,选择SGF可获得较好力学性能和表面质量的增强PA66;随着SGF含量的增加,材料的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的提高,冲击强度则先升高后降低;GF分散剂的加入改善了材料的表面质量;MPP的加入使材料的耐水解性有明显提高。     

Study on the Friction and Wear Behaviors of Modified PA66 Composites

The wear-resistant polyamide 66 (PA66) composites were prepared and the mechanical properties, friction and wear properties were inspected. Results show that GF, PTFE and MoS₂ can improve the mechanical, friction and wear properties of PA66 composites. PTFE is more effective on the friction and wear properties than MoS₂ when GF is 30%wt. The best effect of the modification is 35%wt GF when both PTFE and MoS₂ were added. Friction coefficient first increase, then reduce to be stable as sliding time increases. Friction coefficient and wear mass loss increase as load increases. The main wear mechanisms are fatigue and abrasion wears.