PTFE复合材料密封圈摩擦特性的对比研究

为优选摩擦性能优异的密封用PTFE复合材料,搭建往复密封测试台架,对比研究5类填充PTFE密封圈在长期运行工况下的摩擦磨损性能,并对其失效机制进行分析。结果表明:含Cr_2O_3减磨剂的青铜/PTFE复合材料具有优异的低摩擦、耐磨损与抗蠕变性能,泄漏量较少(往复30万次泄漏为10 mL),性能最优;碳粉/石墨填充的PTFE复合材料虽然摩擦因数较低,但其磨损量较大,泄漏量较多;碳纤、玻纤填充的PTFE复合材料摩擦力最大,且抗蠕变性能差,试验过程中密封圈径向尺寸变化明显,泄漏量大。对PTFE往复密封圈而言,填充Cr_2O_3减磨剂的青铜/PTFE复合材料具有较高的实用价值。     

青铜粉对聚四氟乙烯基复合材料摩擦学性能影响的研究

通过向聚四氟乙烯材料加入不同质量比的青铜粉和氧化铅制备了3种自润滑复合材料,并与不加青铜粉的填充氧化铅的聚四氟乙烯材料进行实验研究,研究了青铜粉及其含量对聚四氟乙烯基复合材料摩擦学性能的影响,并探讨了填料的减磨机理。结果表明:在干摩擦条件下,在一定范围内,随着青铜粉含量的增加,填充氧化铅的PTFE基材料的摩擦磨损性能有所降低;在油润滑条件下,填充氧化铅的PTFE基材料的摩擦磨损性能相对干摩擦有所提高,且在一定范围内,随着青铜粉含量的增加,填充氧化铅的PTFE基材料的摩擦磨损性能有所提高;填料的减磨机理与“第三体”有关,而“第三体”又与材料的基体组分有关。     

不同纤维增强和不同固体润滑剂改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

以碳纤维或玻璃纤维为增强纤维,二硫化钼(MoS_2)或石墨为固体润滑剂,制备了不同配方的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料;在干摩擦和油润滑条件下对复合材料进行了摩擦磨损试验,观察了其磨损形貌,并分析了不同增强纤维和固体润滑剂对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:在干摩擦条件下,当固体润滑剂相同时,与玻璃纤维增强的相比,碳纤维增强PTFE复合材料的磨痕宽度更小、摩擦因数更大,而当增强纤维相同时,MoS_2改性PTFE复合材料的磨痕宽度比石墨改性的小,摩擦因数比石墨改性的大;在油润滑条件下,当固体润滑剂相同时,碳纤维增强PTFE复合材料的磨痕宽度比玻璃纤维增强的小,摩擦因数比玻璃纤维增强的大,当增强纤维相同时,MoS_2改性PTFE复合材料的磨痕宽度比石墨改性的略低,摩擦因数比石墨改性的大。     

纳米金属粉填充Ekonol/PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

评价了分别用不同体积含量的纳米镍粉和纳米铜粉填充聚苯酯/聚四氟乙烯(Ekonol/PTFE)复合材料体系的力学性能,利用M-200型磨损试验机研究了纳米Ni、纳米Cu含量对Ekonol/PTFE复合材料摩擦学性能的影响,借助扫描电子显微镜和能谱分析手段考察试样磨损表面和磨屑,并探讨其摩擦磨损机制。结果表明,纳米Ni能在一定范围内增加Ekonol/PTFE复合材料的冲击强度;纳米金属粉填入量较小时均能增加复合材料的洛氏硬度。纳米Ni与纳米Cu均能增加Ekonol/PTFE复合材料的摩擦因数并降低磨损率。其原因在于纳米金属粉在复合材料摩擦表面富集,通过金属分子间的吸引作用,增大复合材料的摩擦因数。     

PTFE复合材料高温摩擦磨损性能研究

研究了高温条件下不同填料填充的PTFE复合材料的摩擦磨损性能,并与常温下的摩擦磨损性能进行了比较.结果表明青铜粉、纤维填充的复合材料在高温下表现出与常温相反的摩擦磨损规律;碳类填充复合材料在不同温度下则表现出较为稳定的规律;特种塑料改性的PTFE复合材料,具有极好的综合性能.     

冷却工艺对填充聚四氟乙烯结晶度和性能的影响

分别以聚四氟乙烯(PTFE)和化学改性聚四氟乙烯(m-PTFE)为基体,以青铜粉为填充剂,通过冷压烧结法制备质量分数40%青铜粉填充的PTFE材料,并考察缓慢冷却、中速冷却和骤冷3种不同冷却工艺对填充PTFE的结晶度、机械和摩擦学性能及密封性能的影响。结果发现:冷却速率对PTFE复合材料的结晶度和性能影响较大;骤冷可以降低PTFE复合材料的结晶度和硬度,提高拉伸强度;与普通的PTFE相比,冷却速率对化学改性的PTFE复合材料的影响更大;采用骤冷的烧结工艺和化学改性的PTFE可以得到硬度较低的PTFE复合材料,从而大大降低泄漏量,提高密封效果。     

有机填料填充聚四氟乙烯复合材料摩擦学及力学性能

采用共混-冷压-烧结-整形的工艺制备有机物填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察相同含量的不同有机填料对PTFE复合材料力学性能和摩擦学性能的影响。结果发现,加入有机填料后,复合材料的拉伸强度降低,但硬度和压缩强度均提高;有机填料有效地改善了PTFE复合材料的摩擦学性能,其中,质量分数15%聚苯酯填充的PTFE复合材料减摩效果最好,质量分数15%聚酰亚胺填充的PTFE复合材料的耐磨损性能最优。相比之下,质量分数15%芳纶填充的PTFE复合材料摩擦磨损性能及力学性能最好,其耐磨损性能较纯PTFE提高了近400倍,而摩擦因数仅为纯PTFE的84%。其原因在于芳纶的加入有效地改变了摩擦机制,能形成均匀连续的转移膜,进而降低了磨损。     

纳米Cu粉填充碳纤维/PTFE复合材料的摩擦磨损性能

考察纳米Cu粉含量、粒径对碳纤维/PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜分析磨损面和对偶面转移膜形貌,并探讨其磨损机制。结果表明:纳米Cu粉能提高碳纤维/PTFE复合材料的耐磨性,在高载荷下,纳米Cu粉的增强效果更加明显;纳米Cu粉的粒径越小,复合材料的耐磨性越好;添加质量分数0.3%纳米Cu粉的碳纤维/PTFE复合材料耐磨性最优,1.4 m/s,200 N下实验条件下,其磨损率比未添加时降低了45%;SEM分析显示纳米Cu粉能在对偶面上形成平整致密的转移膜,具有显微增强作用。     

SiO2填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学行为研究

用机械共混和冷压成型、热烧结的方法制备了琐体积含量不同粒径的SiO2填充PTFE样品，用M-2000摩擦磨损试验机评价了不同样品在干摩擦下的摩擦学性能；用X射线能量损失谱（EDS）观察分析了摩前后Si元素在样品表面的分布情况，结果表明：在本实验所采用的实验条件下，SiO2/PTFE复合材料的摩擦系数随SiO2体积含量的增加而增大，抗磨损能力则有一个最佳含量；填料粒径不同其体积填充分数对复合材料摩擦磨损性能的作用规律不同，在相同的体积分数下，粗SiO2填充PTFE的摩擦系数小于细SiO2填充PTFE的摩擦系数，且其随SiO2填充分数增加而增大的趋势远小于细SiO2填充PTFE；其具有最好抗磨能力的最佳体积填充含量也大于细SiO2的体积填充含量，SiO2这种填充作用规律可由其在PTFE基体中的形态结构特征来解释。     

聚四氟乙烯纳米复合材料的制备及其力学和摩擦学性能

以添加表面活性剂的水为溶剂,采用溶剂混合法制备纳米 Al2 O3填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料,研究其力学性能和摩擦学性能,并与乙醇中分别制备纳米 Al2 O3填充 PTFE 复合材料进行比较。结果表明：在相同 Al2 O3填充比例下,水中制备的复合材料的拉伸强度和硬度要低于乙醇中制备的复合材料,而断裂伸长率却要高于乙醇中制备的复合材料。在200 N 和干摩擦条件下,当纳米 Al2 O3质量分数为1％～5％时,水中制备的复合材料的磨耗量要低于乙醇中制备的复合材料,并较纯 PTFE 磨耗量下降了1～2个数量级;且水中制备的复合材料的摩擦因数也要低于乙醇中制备的复合材料。复合材料磨痕处 SEM显示复合材料的磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损。