纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了GF/PTFE和CF/PTFE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,复合材料的摩擦因数逐渐增加;另外,随载荷的增加,复合材料的摩擦因数亦逐渐降低,但磨损率增大。     

玄武岩纤维增强聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能的研究

使用玄武岩纤维(BF)作为增强体制备了BF增强聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究了BF增强PPS复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的BF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,引入BF能有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能,复合材料的摩擦因数随BF体积分数的增加逐渐提高;复合材料的摩擦因数随载荷的增加逐渐降低,但磨损率增大。     

聚苯硫醚耐磨改性研究

为提高聚苯硫醚(PPS)的耐磨性能,采用了质量分数均为40%的玻璃纤维(GF)和碳纤维(CF)增强PPS,研究对比了它们的摩擦磨损性能,发现CF增强PPS的摩擦系数和磨损率均低于GF增强PPS。在此基础上,采用聚四氟乙烯(PTFE)和纳米Si O2对GF增强PPS进行复合耐磨改性,研究了PTFE和纳米Si O2含量对GF增强PPS摩擦磨损性能及电绝缘性能的影响。结果表明,相对于质量分数为40%的CF增强PPS,在相同质量分数的GF增强PPS中采用质量分数均为10%的PTFE和纳米Si O2,可以在较低成本下使其获得更低的摩擦系数、磨损率,以及滚动摩擦时的磨损质量和磨损体积,同时保持良好的电绝缘性能。     

玻璃纤维增强PEEK复合材料的高速干摩擦性能

利用球盘式摩擦磨损试验机对质量分数为30%的短切玻璃纤维增强聚醚醚酮(PEEK/GF)复合材料进行室温高速条件下干滑动磨损实验,考察了载荷及频率对材料摩擦系数及磨损量的影响,并对摩擦前后的微观形貌及热性能进行了分析。结果表明,随着载荷和频率的增加,PEEK/GF复合材料的摩擦系数和磨损量逐渐增大并趋于稳定;微观结构分析显示GF与PEEK两相结合紧密,磨损方式主要以犁沟为主,GF的加入阻断了PEEK从PEEK/GF复合材料磨损表面剥落,使PEEK磨屑在GF周围积聚,摩擦表面产生的热量使PEEK收缩团聚在一起;PEEK/GF复合材料的热分解温度比纯PEEK提高了75℃。     

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。     

PPS/PAI/CF复合材料摩擦磨损性能的研究

采用模压成型法制备了聚苯硫醚(PPS)/聚酰胺酰亚胺(PAI)合金及其碳纤维(CF)改性复合材料。测试分析了该复合材料的力学性能,并通过扫描电镜(SEM)对其摩擦磨损表面形貌进行了观察,探讨了复合材料的摩擦磨损性能;考察了PPS/PAI合金的最优配比及CF含量对PPS/PAI/CF复合材料性能的影响。结果表明:PAI的加入改善了PPS的力学性能,当PPS/PAI质量比为40/60时,PPS/PAI合金的力学性能最优;另外,CF的加入使PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量大幅度下降,其中,当CF含量为30%时,PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量较未填充PPS/PAI分别下降了66%和90%。     

聚酰胺66改性玻璃纤维增强聚苯硫醚体系的摩擦学性能研究

研究了聚酰胺66(PA66)改性玻璃纤维(GF)增强聚苯硫醚(PPS)（PPS/PA66/GF）复合体系的摩擦因数、磨损体积、磨损后表面的微观形貌及损耗因子峰值、储能模量对摩擦因数的影响。结果表明,PA66的加入显著改善了复合材料的摩擦学性能,当PA66含量为40 %（质量分数,下同）时,磨损最小,为5.24 mm3,相对于PPS+30 %GF(13.60 mm3)下降了61 %;扫描电镜分析磨损表面,随着PA66含量的增加,磨损机理由磨粒磨损转为粘着磨损;复合材料损耗因子峰值越大,摩擦因数越小;初始储能模量越大,摩擦因数越小。     

EP/三维编织PE–UHMW纤维复合材料的摩擦磨损性能

以三维编织超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)纤维为增强体,环氧树脂(EP)为基体,通过树脂传递模塑工艺制备了EP/三维编织PE–UHMW纤维复合材料,研究了纤维含量和载荷对复合材料摩擦系数与磨损率的影响,并采用扫描电子显微镜对复合材料磨损表面进行了分析。结果表明,随着纤维体积含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损率逐渐减小;随着载荷的增大,复合材料的摩擦系数逐渐减小,但磨损率增大;复合材料的磨损机制以粘着磨损为主。     

碱液中晶须增强PEEK复合材料的摩擦磨损性能

研究了不同含量PTW增强PEEK复合材料在碱液中的摩擦磨损性能,并与经典的CF增强PEEK复合材料对比,借助于SEM分析了磨损面和对偶面微观形貌,探讨了相关机理。结果表明,干摩擦时15%(质量)PTW增强PTFE/PEEK复合材料耐磨性是相同含量CF增强时的10.5倍。在碱液中,CF增加了PTFE/PEEK复合材料的摩擦系数、降低了其耐磨性能,而PTW可以进一步降低PTFE/PEEK复合材料的摩擦系数、明显地提高其耐磨性能。含5%PTW可提高PTFE/PEEK复合材料碱液中耐磨性2.36倍。碱液阻止了对偶面转移膜的形成,犁削和磨粒磨损是CF增强PEEK复合材料碱液中的主要磨损机制,而隧道状晶体结构和细微尺寸的纤维态形貌使得PTW在碱液中仍具有显微增强耐磨作用。     

芳纶浆粕增强丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损性能

利用开炼机制备了丁腈橡胶(NBR)/芳纶浆粕(PPTA-pulp)复合材料。研究了在干摩擦和水润滑条件下,纤维含量、摩擦时间以及载荷对NBR/PPTA-pulp复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损机理。结果表明,芳纶浆粕的加入能够很好地改善复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,在相同条件下,当纤维质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳;在干摩擦条件下,随着摩擦时间延长,复合材料的摩擦系数下降,磨耗量增大;随着载荷增加,摩擦系数和磨耗量增大;水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨耗量较干摩擦大幅度降低且比较稳定,时间和载荷对其影响很小;干摩擦时,复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损;水润滑时,主要为轻微磨粒磨损。     

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     

混杂纤维/POE-g-MAH复合增强PA66耐磨材料

采用双螺杆挤出机制备聚酰胺66(PA66)/碳纤维/玻璃纤维材料和PA66/碳纤维材料,另外加入相容剂马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE–g–MAH)来改善相界面的相容性,同时评价其力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:在碳纤维增强PA66材料的研究过程中引入玻璃纤维可降低最高界面温度并且使摩擦系数降低,有助于改善PA66材料的摩擦学性能,共混物的摩擦过程以磨粒磨损和粘着磨损为主。此外,在添加入玻璃纤维后,15%混杂纤维填充比15%碳纤维单独填充的PA66材料拉伸强度提高9.89%,冲击强度提高34.02%;而添加入20%混杂纤维与20%碳纤维单独填充的PA66材料相比,拉伸强度提高了71.65%,冲击强度提高了26.23%。     

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。     

不同介质中聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

分别在碱液、水、油和干摩擦条件下考察了碳纤维和玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能。利用SEM观察了不同介质中磨损面和对摩面的形貌，并探讨了其磨损机理。结果表明，不同介质中摩擦系数的大小关系是μ干>μ水或油>μ碱，磨损率是W水>W干>W碱或油。水、碱和油都不同程度地阻止了转移膜的形成。碱液和油具有很好的冷却与润滑作用，摩擦系数低，磨损小；然而水分子降低了填料和基体的界面粘接强度，造成犁削和磨粒磨损加重。     

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。