碳纳米管改性PTFE复合材料摩擦磨损性能

以强酸氧化后不同含量的碳纳米管(CNTs)为填料制备了聚四氟乙烯(PTFE)/CNTs复合材料,研究其摩擦磨损情况。结果表明:CNTs填充质量分数为0,1%,3%,5%,7%时,PTFE/CNTs复合材料的摩擦系数随转速的增大而增大;20,40,60,80 r/min转速下,复合材料摩擦系数随碳纳米管填充质量分数的增加先增大后减小,当填充量为5%时,各转速下的摩擦系数均达到最大值。三维视频显微镜观察样品的表面磨痕深度并计算试样平均体积磨损率,发现填充CNTs可显著降低复合材料体积磨损率,当填充量大于5%后,复合材料体积磨损率增大。扫描电子显微镜观察发现:CNTs质量分数小于5%时,CNTs有效抑制PTFE的犁削,这种抑制作用随CNTs质量分数增大而增大,当质量分数为7%时,PTFE/CNTs复合材料犁削加剧,其原因为CNTs发生团聚,对PTFE分子链的约束作用弱化,使得分子链被拉出结晶区域。     

莫来石含量及粒径对铜铁基复合材料摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

采用粉末冶金方法制备了含莫来石的铜铁基复合材料,通过分别添加0~25%(体积分数)工业莫来石和高纯莫来石,对比两者含量对复合材料基本特性及摩擦磨损性能的影响,研究了石墨含量对摩擦系数的调节作用,分析了莫来石粒度对复合材料摩擦性能的影响。结果表明:随着莫来石添加量的增加,复合材料致密度降低、硬度上升、弯曲强度下降。复合材料摩擦系数均在两莫来石含量为15%时最大,磨损率均在莫来石含量为5%时最小。相比高纯莫来石,粒度分布宽、颗粒形态多样的工业莫来石对复合材料的弯曲强度和磨损率均产生不利影响。石墨含量为15%(体积分数)时,含工业莫来石(15%)复合材料的摩擦系数在0.3~0.4,且磨损率较低。分级筛选后的大尺寸工业莫来石颗粒有利于增大摩擦系数,球磨细化后的小尺寸工业莫来石颗粒对增大摩擦效果有限,且磨损率较高。     

莫来石含量及粒径对铜铁基复合材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法制备了含莫来石的铜铁基复合材料,通过分别添加0～25%(体积分数)工业莫来石和高纯莫来石,对比两者含量对复合材料基本特性及摩擦磨损性能的影响,研究了石墨含量对摩擦系数的调节作用,分析了莫来石粒度对复合材料摩擦性能的影响。结果表明:随着莫来石添加量的增加,复合材料致密度降低、硬度上升、弯曲强度下降。复合材料摩擦系数均在两莫来石含量为15%时最大,磨损率均在莫来石含量为5%时最小。相比高纯莫来石,粒度分布宽、颗粒形态多样的工业莫来石对复合材料的弯曲强度和磨损率均产生不利影响。石墨含量为15%(体积分数)时,含工业莫来石(15%)复合材料的摩擦系数在0.3～0.4,且磨损率较低。分级筛选后的大尺寸工业莫来石颗粒有利于增大摩擦系数,球磨细化后的小尺寸工业莫来石颗粒对增大摩擦效果有限,且磨损率较高。     

废弃PVC/CPE复合材料的力学和摩擦磨损性能研究

将废弃线缆料聚氯乙烯(PVC)和氯化聚乙烯(CPE)进行机械粉碎预处理,通过转矩流变仪制备复合材料,使用平板硫化机和微型注射机制出废弃PVC/CPE复合材料样条。利用立式电子万能试验机、电热恒温鼓风干燥箱、摩擦磨损试验机测试复合材料的拉伸、热老化和摩擦磨损性能,通过场发射扫描电镜(SEM)观察复合材料拉伸断面、磨损表面微观形貌。结果表明：当CPE添加量为3%时,拉伸强度达到最大(14.22 MPa),比废弃PVC提升了15.23%;摩擦系数达到最小(0.353),比废弃PVC降低了26.15%;比磨损率达到最小(32.78 mm³/(N·m)),比废弃PVC降低了63.65%。因此,添加适当的CPE能够提升复合材料的拉伸强度,降低材料的摩擦系数和比磨损率,复合材料磨损机制主要为疲劳磨损。     

石墨/Cr2O3协同改性PTFE/硅灰石材料摩擦学性能

采用电子万能试验机、环-块式摩擦试验机和扫描电子显微镜等分析表征手段,考察了针状硅灰石与石墨(Gr)和Cr₂O₃并用对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着硅灰石含量的增加,PTFE/硅灰石复合材料的磨损率逐渐降低,而摩擦系数呈现出先降低后增加的趋势。在15%(质量分数,下同)硅灰石的基础上添加10%Gr时,复合材料的磨损率降低到0.22×10^-5 mm³/(N·m),摩擦系数略有增大。进一步添加1%Cr₂O₃代替相应含量的Gr时,PTFE/硅灰石/Gr/Cr₂O₃复合材料表现出最低的磨损率,仅有0.13×10^-5 mm³/(N·m),对应的摩擦系数为0.25。磨损机理分析表明:适量硅灰石在摩擦过程中起到了较好的支撑载荷作用,阻止了对偶上微凸体对摩擦表面的嵌入;在此基础上继续添加9%Gr和1%Cr₂O₃时,对偶上形成了非常致密完整、薄且均匀的转移膜,表现为轻微的磨粒磨损特征。     

聚氧化乙烯改性聚甲醛力学性能及摩擦磨损性能的研究

利用聚氧化乙烯( PEO)同时改善了聚甲醛( POM)的缺口冲击性能和摩擦磨损性能。实验结果表明,PEO可使POM的缺口冲击强度和断裂伸长率增加,摩擦系数和磨痕宽度减小。改善POM摩擦磨损性能的机理是在摩擦的过程中,PEO在摩擦界面形成润滑层。研究了PEO相对分子质量和添加量的影响。当PEO相对分子质量为5.0x 10⁵、含量为5%(质量%)时,共混物有优良的综合性能,缺口冲击强度达12.9kj/m²,比纯POM增大一倍;拉伸强度下降不大;摩擦系数和磨痕宽度分别为0.18和3.5mm,比纯POM分别下降50%和35%。     

树脂含量对聚酰亚胺树脂基复合材料摩擦学性能的影响

为明确树脂含量对复合材料摩擦学性能的影响，采用粉末冶金法成功制备了二硫化钨(WS₂)与碳化硅(Si C)协同改性增强含铜聚酰亚胺(PI)树脂基复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能力学性能试验机、摩擦磨损试验机等手段探究了PI树脂含量对复合材料微观组织、物理力学性能、摩擦磨损性能及磨损机制的作用行为。结果表明，材料制备过程中仅存在树脂基体固化烧结，并未与增强相发生化学反应，从而确保各相充分发挥其性能。同时，发现PI树脂含量对复合材料显微组织存在显著影响，由WS₂与Si C形成的“核-壳”结构从高树脂含量下较大的扁平状转变成低树脂含量下的类球状及细小扁平状结构；且复合材料的致密度及显微硬度均随PI树脂含量的降低而呈现先增大后减小的趋势，压缩强度则呈上升趋势。PI树脂基复合材料的磨损率及平均摩擦系数随PI树脂含量的降低呈现出先减少后增加的趋势，当PI树脂质量分数为50%时复合材料获得了最低的摩擦系数(0.42)和磨损率[0.89×10^-14 cm³/(N·m)]。随着PI树脂含量的减少，复合材...     

高导电、低逾渗PLA/CNTs导电复合材料的结构设计及性能研究

通过溶液吸附?熔融法制备了具有低逾渗高导电性能的左旋聚乳酸/右旋聚乳酸/碳纳米管(PLA/PDLA/CNTs)复合材料。在PLA/CNTs复合材料内部通过添加PDLA以提高复合材料的结晶性能,起到良好的体积排斥作用,促进了CNTs的分散,对PLA/PDLA/CNTs复合材料的导电网络结构进行有效调控;随着PDLA含量的增加,PLA/PDLA/CNTs复合材料的导电性能表现出了先增加后降低的趋势,当PDLA的含量仅为0.2%时,PLA/0.2%PDLA/0.6%CNTs的电导率从10^-6 S/m提升到了10^-4 S/m,提高了2个数量级,并且复合材料的导电逾渗值从0.58%(PLA/CNTs)降低到0.45%(PLA/PDLA/0.6%CNTs)。此外,CNTs和PDLA的引入可以有效的提高复合材料的结晶性能和复数黏度,相比于纯PLA,PLA/0.5%PDLA/0.6%CNTs的开始结晶温度(T_o)和最大峰结晶温度(T_p)分别提高了30.6℃和20.8℃。通过力学性能数据分析发现,在CNTs和PDLA...     

玻璃纤维填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

为改善聚四氟乙烯(PTFE)高磨耗的缺点,通过冷压烧结成型工艺制备了玻璃纤维(GF)填充改性PTFE复合材料,探究了不同GF添加比例的PTFE/GF复合材料在不同转速下的摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察了样品的表面磨痕深度,并借助扫描电子显微镜观察摩擦表面形貌同时分析磨损机理。结果表明,填充GF后的PTFE复合材料其摩擦系数虽有一定程度的升高,但其体积磨损率却大幅降低。当GF质量分数为20%时,复合材料的体积磨损率降到最低,并在转速为80 r/min时较纯PTFE降低了93.56%。观察分析微观形貌发现,随着GF含量的增大,复合材料的磨损机理逐渐由纯PTFE的犁耕磨损和粘着磨损向磨粒磨损转变,当GF含量为25%时,出现轻微的疲劳磨损。     

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。     

EP/CFDSF/CNTs复合材料的力学性能和电学性能

采用浓硝酸和浓硫酸改性碳纳米管(CNTs),然后以环氧树脂(EP)为基体、碳纤维双层间隔织物(CFDSF)为增强体制备了EP/CFDSF/CNTs复合材料,研究了改性CNTs含量对EP/CNTs和EP/CFDSF/CNTs复合材料力学性能及电学性能的影响。结果表明,随改性CNTs含量增加,两种复合材料的弯曲强度和缺口冲击强度均先升高后降低,当改性CNTs的含量为2.5份时,两种复合材料的力学性能最好,EP/CFDSF/CNTs复合材料的弯曲强度和缺口冲击强度分别为145.18 MPa和18 kJ/m~2,分别较EP/CNTs复合材料提高了12.5%和18.4%。随改性CNTs含量增加,两种复合材料的体积电阻率降低,当达到渗滤阈值即改性CNTs的含量为2.5份后下降明显,EP/CNTs复合材料的体积电阻率为25.9Ω·cm,而EP/CFDSF/CNTs复合材料的体积电阻率为20.85Ω·cm。     

CNTs/TDE85环氧复合材料的热物理和力学性能

将功能化碳纳米管(CNTs)通过超声和离心分散方法添加到TDE85环氧树脂中,制备出了CNTs质量含量不同的CNTs/TDE85复合材料;开展了CNTs含量对其电导率、热导率以及力学性能影响规律的实验研究;同时还采用DM软件对该复合材料的电导率和热导率进行了预测分析。结果表明,CNTs/TDE85复合材料电导率与热导率对应CNTs含量的渗流阈值均为0.2wt%左右,当CNTs含量为0.5wt%,相比纯环氧试样,电导率提高了6个数量级,热导率从0.180W·(m·K)-1提高到了0.211W·(m·K)-1;CNTs含量为0.2%~2%的试样其电导率为10-7~10-5S·cm-1数量级,均具有良好的抗静电能力。CNTs在复合材料中的有效长径比在10~100,与实验结果吻合。添加0.5wt%含量CNTs时,玻璃化转变温度(Tg)、弯曲强度和模量分别提高了约6%、47%和5%。     

炭纤维增强尼龙复合材料性能及产品应用研究北大核心

研究了炭纤维用量对炭纤维/PA66复合材料力学性能的影响,炭纤维长度、分布、含量对炭纤维/PA66复合材料体系摩擦磨损性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度随着炭纤维用量增加而增大,但质量分数超过15%后,增幅缓慢。在同一载荷下,随着炭纤维用量的增加,复合材料体系的摩擦系数先降低后升高;炭纤维质量分数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、耐磨助剂用量对炭纤维/PA66复合材料扶正器专用料体系影响较大,适当的用量可以提高扶正器的使用寿命。     

碳纳米管/环氧树脂复合材料摩擦磨损性能的研究

环氧树脂由于固化后呈现出三维交联网络结构,导致其耐磨性能较差,限制了其广泛应用.为了克服上述缺点,本文主要研究了功能化碳纳米管的加入和表面化学复合镀对环氧树脂复合材料摩擦磨损性能的影响.研究发现,添加0.5wt％的胺基化碳纳米管/环氧树脂复合材料的摩擦系数和磨损率分别为0.314和0.93×10-4g·min-1.与纯的环氧树脂相比,其磨损率降低了41.3％.因此,碳纳米管的加入可以有效的降低环氧树脂的摩擦系数和磨损率.与此同时,通过表面化学复合镀技术在复合材料表面涂覆Ni-P-CNTs复合镀层,Ni-P-CNTs镀层进一步起到了减磨耐磨的效果.因此,将碳纳米管添加到环氧树脂中和表面化学复合镀技术相结合是一种有效的提高环氧树脂耐磨性的方法.     

不同玻璃纤维含量对PTFE增强PEEK复合材料摩擦学性能的影响

以聚四氟乙烯(PTFE)为增强相,加入不同含量的玻璃纤维(GF),通过注塑成型方式,制备PEEK/PTFE复合材料,使用力学试验机进行拉伸试验,利用摩擦试验机进行表面摩擦试验,利用白光仪对磨痕数据和三维形貌进行观测,使用扫描电子显微镜对磨痕进行观测与分析。结果表明：当GF含量越高,复合材料最大应力越高,应力增大的斜率越明显。当GF含量增至30%,复合材料的最大应力提高至183 MPa。当GF含量逐渐升高,复合材料表面的摩擦系数降低。当GF含量为30%,复合材料的摩擦系数降至0.08。当GF含量为0、15%、30%,复合材料磨损率分别为3.59×10^-6、2.30×10^-6、1.78×10^-6 mm³/(N·m)。GF含量越高,复合材料的硬度越高,耐磨损性能越好。     

碳纳米管的表面性质对PA6/PP复合材料摩擦性能的影响

研究了表面性质不同的碳纳米管与尼龙6(PA6)、聚丙烯(PP)熔融复合材料的摩擦磨损性能.结果表明:强酸氧化后的碳纳米管CNTs和原位聚合的碳纳米管母粒YWCNTs能够均匀地分散在相容剂增客的PA6/PP体系中,但碳纳米管表面的有机基团决定了碳纳米管与PA6以及PA6与PP相的粘结强度和材料的摩擦磨损性能.YWCNTs表面的-NH2增强了与基体PA6的相容性.相容剂PP-g-(ITA-co-St)的-COOH基团反应使得碳纳米管与PP相的界面作用增强,复合材料PA6/PP/PP-g-(ITA-co-St)/YWCNTs的磨损量最低,耐磨性最好.     

凹凸棒石–硅灰石/PTFE复合材料摩擦磨损性能及其机理EI北大核心CSCD

将机械力化学改性后的凹凸棒石和硅灰石粉体添加到聚四氟乙烯(PTFE)中,通过机械搅拌、冷压烧结制成矿物/聚合物复合材料。采用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、热重–差热同步热分析、偏光显微镜、X射线光电子能谱、邵氏硬度计和环块摩擦磨损试验机对复合材料的理化性能及其摩擦磨损特征进行了研究。结果表明:添加凹凸棒石和硅灰石后,PTFE复合材料的结晶度、玻璃转化温度降低,硬度增加,摩擦系数稍有增加但磨损率显著降低。研究认为,凹凸棒石和硅灰石有利于金属摩擦副表面转移膜的形成,有效改善了PTFE复合材料与对偶金属摩擦副摩擦界面的自适应性,是导致摩擦副磨损率显著降低的主要原因。     

碳纳米管/碳纤维增强聚苯硫醚复合材料研究

研究了采用碳纤维(CF)和碳纳米管(CNTs)增强聚苯硫醚(PPS)的力学性能和导电性能。实验分别采用CF和CNTs为添加剂,通过球磨混合后在平板硫化机上进行模压成型,制备出CF/PPS、CNTs/PPS和CNTs/CFPPS/复合材料。采用万能试验机测试复合材料的拉伸性能;采用数字式四探针测试仪测试材料的电导率。实验研究了CF和CNTs含量对其复合材料的导电性能和力学性能的影响,并进一步研究同时添加CF和CNTs对复合材料增强作用。通过分析复合材料的导电性能和力学性能,分别得出CF含量为20%、CNTs含量为15%时复合材料的力学性能和导电性能较理想。采用CF和CNTs同时增强PPS时,当CF添加16%、CNTs添加4%时,CNTs/CF/PPS复合材料性能较好。此外,对CF和CNTs增强机制进行初步讨论。     

PU/CNTs复合材料的制备及其在室内设计中的应用

分别采用物理共混法和化学偶联法原位制备了聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合材料,并研究了其力学性能和抗静电性能。结果表明:采用化学偶联法制备的PU/CNTs复合材料中的CNTs分布更均匀,且复合材料的力学性能更优异;随CNTs含量增加,PU/CNTs复合材料的断裂伸长率逐渐增大,而拉伸强度和冲击强度先增加后降低;当w(CNTs)为0.4%时,复合材料的拉伸强度最高,w(CNTs)为0.6%时,其冲击强度最高;随CNTs含量增加,PU/CNTs复合材料的抗静电性能得到改善,保温性能无明显降低,是较为理想的室内设计材料。     

MCPA6/改性聚硅氧烷复合材料的摩擦磨损性能

采用阴离子聚合法制备了浇铸尼龙6(MCPA6)/改性羟基封端聚二甲基硅氧烷(MHPDMS)原位复合材料,研究了不同MHPDMS含量对复合材料在水润滑及干摩擦条件下的摩擦磨损性能影响。结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的摩擦系数随滑动时间增加先增大后减小最后达到平衡,随着MHPDMS含量的增加,复合材料在稳定阶段的摩擦系数变化不大,但是磨损量逐渐减小,MHPDMS质量分数为4%的复合材料磨损量仅为MCPA6的25%;在水润滑条件下,复合材料的摩擦系数随滑动时间增加先增大后平衡,随着MHPDMS含量的增加,复合材料的稳定摩擦系数基本没有变化,磨损量先减小后增大,当MHPDMS质量分数为2%时,磨损量最小,为MCPA6的50%左右。复合材料在水润滑条件下的稳定摩擦系数比干摩擦条件下的小,但磨损量比干摩擦条件下的大很多。复合材料在干摩擦条件下的磨损机理主要是粘着磨损和疲劳磨损,而在水润滑条件下主要为犁削磨损和磨粒磨损。