炭纤维/聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

分别采用热空气氧化后经钛酸酯偶联剂处理炭纤维(CF)和氩等离子体处理聚四氟乙烯(PTFE)分散液包覆炭纤维制备CF/PTFE复合材料,研究这两种CF表面改性方法对复合材料拉伸性能及摩擦磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜对试样拉伸断面与磨损表面进行观察和分析。结果表明,热空气氧化后经偶联剂处理炭纤维可使CF/PTFE复合材料的拉伸强度与断裂伸长率分别提高33%和82%、磨损率下降44%,氩等离子体处理PTFE分散液包覆炭纤维可使复合材料的拉伸强度与断裂伸长率分别提高49%和100%、磨损率下降56%。     

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯,通过溶液共混法制备了石墨烯增强聚酰亚胺复合材料;研究了石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能及摩擦学作用机制。结果表明,随着石墨烯含量增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均呈先上升后下降的趋势,而冲击强度呈先升高而后降低,再升高的趋势。当添加1.0%(质量分数)的石墨烯时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别比纯聚酰亚胺提高了149%和652%。石墨烯的加入显著降低了聚酰亚胺复合材料的摩擦系数和磨损率;随石墨烯含量增加,复合材料的磨损率先下降后上升,而摩擦系数先显著降低,尔后平缓减小。随载荷增加,复合材料的磨损率呈平缓下降的趋势;而随滑动速率增加,磨损率呈上升趋势。石墨烯增强的聚酰亚胺复合材料的磨损机理为粘着磨损。     

碳纤维增强尼龙1010的力学性能及其对摩擦磨损的影响

用碳纤维填充尼龙1010制备了碳纤维增强尼龙复合材料,并对碳纤维增强尼龙复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了实验研究。力学实验结果表明:碳纤维增强使尼龙复合材料的拉伸强度、表面硬度增大,碳纤维增强尼龙材料的拉伸强度在20%碳纤维含量时达到最大值;碳纤维表面处理对尼龙复合材料的拉伸强度有很大影响,碳纤维表面氧化处理提高了碳纤维增强尼龙复合材料的拉伸强度。摩擦磨损实验表明:碳纤维增强尼龙复合材料的摩擦系数和磨损率与其拉伸强度和硬度有密切关系。随着拉伸强度和硬度的提高,尼龙复合材料摩擦系数和磨损率降低;摩擦系数和磨损率与拉伸强度具有反比关系,与材料硬度具有二次方程关系,与碳纤维填充量之间存在负指数变化规律。      

石墨烯微片对尼龙6的改性研究

采用共混法制备尼龙6/石墨烯微片(GNPs)复合材料,研究了其导电性能、摩擦磨损性能及力学性能,并利用扫描电镜观察分析了材料磨损表面形貌,同时将其结果与炭黑(CB)体系进行了比较。结果表明,PA6/GPNs的渗滤阀值为15%(质量分数,下同),远低于PA6/CB的30%;GNPs的加入降低了材料的摩擦系数和磨损率,并在其含量为10%时达到最佳,分别降低30%和50%;提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率、硬度,但冲击强度下降。CB的加入提高了材料的耐磨性、硬度,但摩擦性能、拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均下降。     

改性木纤维对LDPE和木纤维复合材料力学性能的影响

研究了用改性钛酸酯类偶联剂ＴＣ－ＰＯＴ、ＴＣ－ＰＢＴ处理木纤维和接枝氰乙基改性未纤维对低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）／木纤维复合力学性能的影响,用改性钛酸酯类偶联剂处理木纤维可提高复合材料的拉伸强度、但大大降低了复合材料的拉伸断裂伸长率。而且接枝改性方法处理木纤维在使复合材料提高拉伸强度的同时,保持了较高的拉伸断裂伸长率。     

三种纤维改性超高分子量聚乙烯复合材料的力学性能

以未处理和偶联剂KH550处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维为填充材料,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,用模压成型法制备了三种纤维改性UHMWPE复合材料,对复合材料的硬度、弯曲强度、拉伸强度和断裂伸长率进行了实验研究,用光学显微镜观察分析了拉伸断面形貌。结果表明,未处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维改性UHMWPE复合材料硬度较纯UHMWPE分别提高了11.76%、21%和6%。经KH550处理的三种纤维改性UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度均优于未处理纤维的复合材料,已处理的SiC纤维/UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度提高较大。KH550处理的三种纤维与UHMWPE基体界面粘接紧密,未处理纤维与UHMWPE基体粘接较差。     

LLDPE/ZnO纳米复合材料的制备工艺优化与性能

采用两种方法优化LLDPE/ZnO纳米复合材料的工艺参数,选取性能最佳的工艺条件制备样本,进一步应用FES-EM和SEM方法研究分散状态和断裂形貌,并测试纳米复合材料的力学性能。研究发现,正交实验、神经网络和遗传算法三者相结合的优化方法比单纯的正交实验分析的优化方法更佳;纳米ZnO微粒在线性低密度聚乙烯(LLDPE)基体中能够发挥纳米效应,促进复合材料的脆韧转变过程,起到了增强增韧的作用;拉伸强度、断裂伸长率均有所提高。纳米ZnO填充量为3%时,拉伸强度提高最大;纳米ZnO填充量为5%时,断裂伸长率提高最大。     

粉煤灰提铝残渣改性制备橡胶填料

以酸法提铝后的粉煤灰残渣为填料,通过研磨改性等处理后用于增强丁苯橡胶,研究残渣的添加量、粒径、不同改性剂处理对丁苯橡胶补强效果的影响,并对不同改性剂改性效果和机理进行探讨。结果表明:当残渣和白炭黑质量相当时,改性产品拉伸强度为5.33 MPa,断裂伸长率较白炭黑增大30%左右,为851.26%;当残渣研磨60 min(d50=5.35μm)时其拉伸强度为5.70 MPa,断裂伸长率可以达903%;经过4种改性剂处理后,橡胶的断裂伸长率和拉伸强度有明显的变化,其中硅烷偶联剂KH550改性后,其拉伸强度高达9.12 MPa,硅油改性后断裂伸长率增大到949.86%。     

可反应性纳米SiO2/尼龙1010复合材料的制备和力学性能

以可反应性纳米SiO2(RNS)为填料,用熔融共混法制备SiO2/尼龙1010纳米复合材料,表征其力学性能并研究了增强和增韧机理.结果表明,在熔融共混过程中RNS与尼龙1010发生了强烈的界面相互作用,提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量;而纳米SiO2的表面有机修饰层使材料的韧性有所提高.纳米SiO2质量分数为1.0%的复合材料拉伸强度最大,比纯尼龙1010的高4%;而0.7%纳米SiO2的复合材料断裂伸长率和弹性模量最大,分别比纯尼龙的高16.6%和13.4%.     

SYNTHESIS AND MECHANICAL PROPERITIES OF REACTABLE NANO-SILICA/PA1010 HYBRID COMPOSITES

以可反应性纳米SiO2(RNS)为填料, 用熔融共混法制备SiO2/尼龙1010纳米复合材料, 表征其力学性能并研究了增强和增韧机理. 结果表明,在熔融共混过程中RNS与尼龙1010发生了强烈的界面相互作用, 提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量; 而纳米SiO2的表面有机修饰层使材料的韧性有所提高.纳米SiO2质量分数为1.0 %的复合材料拉伸强度最大, 比纯尼龙1010的高4%;而0.7%纳米SiO2 的复合材料断裂伸长率和弹性模量最大, 分别比纯尼龙的高16.6%和13.4%.     

埃洛石-玻纤/聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损热膨胀及力学性能

采用冷压成型烧结工艺制备出玻璃纤维（GF）和埃洛石（HNTs）填充的聚四氟乙烯（PTFE）复合材料。研究了填料类型及不同配比的填料对PTFE复合材料的界面、摩擦学性能、线膨胀系数及力学性能的影响。结果表明:适量填充HNTs可以提升GF/PTFE复合材料的摩擦磨损、热膨胀及力学性能。填充2.0%HNTs时的HNTs-GF/PTFE复合材料比GF/PTFE复合材料的磨损率降低32.7%,高温时HNTs-GF/PTFE复合材料的线膨胀系数（CTE）比纯PTFE降低近2个数量级,断裂伸长率、拉伸强度和弯曲强度分别提高40.0%、2.3%和7.1%。      

Tribological behavior of poly (phenyl p-hydroxybenzoate)/polytetrafluoroethylene composites filled with hexagonal boron nitride under dry sliding condition

The sliding friction and wear behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE) composites filled with poly (phenyl p-hydroxybenzoate) (PHBA) and hexagonal boron nitride (h-BN) was investigated with a pin-on-disc tester. The tensile properties, ball indentation hardness, impact strength and thermal diffusivity were measured. The test results in this paper indicate that the tensile strength, elongation at break, and impact strength decreased, however, the ball indentation hardness and thermal diffusivity were increased when the content of h-BN was increased. PTFE composites filled with 20 wt% PHBA and 20 wt% h-BN exhibited a comparative friction coefficient to pure PTFE. Meantime, the wear rate of the composite decreased about 15 times compared to pure PTFE. The synergistic effect of h-BN with low friction and PHBA with high bearing ability promoted the low friction coefficient and wear rate of h-BN/PHBA/PTFE composites.     

莫来石与碳纤维协同填充的聚四氟乙烯基复合材料及其摩擦学性能

为了提高聚四氟乙烯（PTFE）的摩擦学性能,采用机械混匀、带温预压及烧结等工艺制备了莫来石和碳纤维填充的PTFE基复合材料,并通过FTIR、XRD、万能材料试验机、洛氏硬度计、DSC及热机械分析分别表征了PTFE基复合材料的显微结构、力学性能和热学性能;然后,使用MRH-3 型高速环块磨损试验机测定了复合材料的摩擦系数和磨损率,通过自制的硅油砂浆磨损装置测定了复合材料在不同温度下的耐砂浆磨损性能;最后,借助3D测量激光显微镜研究了复合材料摩擦面形貌,并分析了摩擦磨损机制。结果表明:莫来石和碳纤维在PTFE体系中起到填充增强作用,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的弹性模量由364 MPa增加至874 MPa;20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的干摩擦系数较大,但其磨损率与纯PTFE相比降低了3个数量级以上,且此复合材料在水摩擦条件下仍能保持较好的摩擦系数和磨损率,摩擦系数为0.157,磨损率为7.40×10-6 mm3·N-1·m-1;此外,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料在较高温度下仍能表现出良好的耐砂浆磨损性能。所得结论表明改性得到的PTFE 基复合材料的摩擦学性能显著提高,复合材料可用于有杆抽油井防偏磨。      

Surface designing of carbon fabric polymer composites with nano and micron sized PTFE particles

The new technique to tailor carbon fabric-polyethersulphone (CF-PES) composite surface with polytetrafluoroethylene (PTFE) nano particles; to improve wear performance has been reported. Cold remote nitrogen oxygen plasma (CRNOP) treatment was employed to alter the CF surface to promote fiber/matrix adhesion and further; inter laminar shear strength and wear performance of the composites. The atomic force microscopy and high resolution transmission microscopy; studies confirms the topographical modification on the fiber surface due to CRNOP treatment. The dipper ridges and perforations introduced on the fiber surface were analyzed with field emission scanning electron microscopy. The PTFE particles film formation on the worn composite surface was supportively analyzed by Raman spectroscopy and energy dispersive X-ray techniques. The topographical smoothening and rolling effect during the wearing of surface designed composites with PTFE nano particles; endorse to enhance its sliding wear properties and life.     

纺丝液合成因素对木材液化物炭纤维原丝性能的影响

利用木材苯酚液化物合成纺丝液, 熔融纺丝制成新的炭纤维原丝, 研究了纺丝液合成因素对原丝性能的影响。试验结果表明: 增加合成纺丝液时液化原料中的苯酚/木材比(液固比), 则原丝的力学性能提高明显, 其中液固比由3增加至4时, 原丝拉伸强度增加了近9倍; 合成剂用量的增加却导致原丝力学性能的降低, 当合成剂用量为6%时, 原丝的拉伸强度和拉伸模量降幅较明显, 而断裂伸长率的最大降幅却出现在合成剂用量为4%时; 原丝的拉伸强度和拉伸模量随合成温度的升高而增加, 但增幅较小, 断裂伸长率随合成温度的升高却呈下降趋势, 且从110℃升高到115℃时断裂伸长率降幅较大; 原丝的力学性能随合成纺丝液升温时间的增加而先升高后降低, 升温时间为40min时制备的炭纤维原丝的力学性能最优。      

电热载荷对碳纤维复丝拉伸性能的影响

由于复合材料具有组成多元、各向异性等特点,电热载荷作用下碳纤维复合材料内部的响应行为十分复杂。为了研究碳纤维复合材料的电热响应,首先采用自制电热损伤试验平台,测试了不同电流强度下碳纤维复丝试样的表面温度分布,获得了碳纤维复丝电阻随温度的变化规律,初步揭示了碳纤维复丝具有温敏效应。然后,考察了不同电流处理条件下碳纤维复丝拉伸强度、断裂伸长率和拉伸模量的变化规律,并运用SEM和FTIR对电流处理前后材料的形貌和微观结构变化进行了分析。研究结果表明:纤维在通电过程中的产热效应促进了基体的进一步固化,同时提高了复丝界面的粘结性能;然而,当电流强度过大时,复丝的拉伸强度会因纤维本体的损伤或基体及界面层的烧蚀破坏而降低,从而降低了碳纤维复合材料的性能。      

无机填料增强聚苯酯/ 聚四氟乙烯复合材料的力学和摩擦磨损性能

采用石墨/ 二硫化钼填充改性聚苯酯/ 聚四氟乙烯复合材料, 研究了复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。研究表明, 石墨和MoS₂ 的加入不仅能够很好地改善Ekonol/ PTFE 复合材料的力学性能, 使复合材料的拉伸强度、弯曲强度和硬度均有所提高, 而且还使Ekonol/ PTFE 复合材料的摩擦系数增加, 磨损体积减小, 耐磨性能显著提高。当Ekonol 含量为5 % , 石墨/ 二硫化钼总含量为8 %时, 拉伸强度、弯曲强度分别提高了31 %和41 % ,硬度值约提高了713 %。SEM 分析表明, Ekonol/ 石墨/ MoS₂ / PTFE 复合材料的磨损主要以粘着磨损为主。      

PTFE微粉/CF改性PEEK复合材料的摩擦磨损性能

为解决核电水循环系统中鼓型旋转滤网驱动装置的耐腐蚀问题,本文研究了碳纤维和聚四氟乙烯微粉改性的聚醚醚酮复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能.通过机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)微粉/碳纤维(CF)/二硫化钼(MoS_2)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料.采用拉伸试验机和塑料洛氏硬度计测试其力学性能,采用摩擦磨损试验机测试了复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜对其摩擦表面形貌进行分析.结果表明:复合材料在水润滑和油润滑时摩擦系数及磨痕宽度均较小,但水润滑时摩擦系数波动幅度较大且磨痕宽度略高;复合材料在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损,油润滑时摩擦面可形成连续的润滑膜而保持光滑,水润滑时水流冲刷破坏了摩擦面上固体润滑膜的稳定性;CF质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递增,压缩强度达到164 MPa,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递减;CF质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数及磨痕宽度下降,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数下降,达到0.17.     

Carbon fabric reinforced polyetherimide composites: Influence of weave of fabric and processing parameters on performance properties and erosive wear

Woven carbon fabric reinforced (55 vol.%) polyetherimide (PEI) composites were fabricated using three types of weaves viz. plain (P), twill (T), and satin-4 H (S) by impregnation technique. Three more similar composites were fabricated with film technique to study the influence of both, weave of fabric and processing technique on the performance properties of the total seven composites including neat PEI. The composites were evaluated for physical and mechanical properties along with erosion wear behavior studied in identical conditions. In almost all properties viz. tensile strength (TS), modulus (TM), elongation to break (e), flexural strength and modulus, interlaminar shear strength (ILSS), etc., film technique proved far inferior to impregnation technique because of improper wetting of fiber strands, as evidenced by SEM studies. CF reinforcement enhanced all the properties of PEI manifold except elongation to break. None of the weaves proved best performer in all the mechanical properties. In case of erosive wear studies, plain weave composite proved slightly better than satin weave composite. Composite with twill weave proved poorest performer. In case of film technique, however, trends were different where plain weave composite proved poorest and satin proved best. Efforts were made to correlate various strength properties with wear resistance W_R. The factor (elongation × toughness) showed fairly good correlation with W_R. SEM studies were conducted to understand wear mechanisms.     

PTFE复合材料的摩擦学性能及力学性能

利用MM-200型磨损试验机,对不同填料填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,并探讨了淬火处理对PTFE复合材料摩擦学性能及力学性能的影响.研究发现,几乎所有填料均可大大降低PTFE复合材料的磨损,但其对PTFE复合材料性能的影响差别较大.聚苯脂填充PTFE复合材料虽然具有良好的摩擦磨损性能,但是其拉伸强度较小.PI增大了PTFE复合材料的摩擦系数,随着PI含量的增加,PTFE复合材料的拉伸强度增大,而其伸长率则减小.CdO填充PTFE复合材料虽具有良好的摩擦性能,但其伸长率较大.淬火处理使PTFE复合材料的结晶度下降,从而导致PTFE复合材料的硬度减小、耐磨性变差.