聚酰亚胺/石墨改性聚四氟乙烯的摩擦学性能EI北大核心CSCD

利用MMU-10G端面高温摩擦磨损试验机,对聚酰亚胺(PI)和石墨共混改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦学性能进行了测试,利用扫描电镜观察摩擦副表面的磨痕和复合材料的转移情况。同时研究最佳配比PTFE基复合材料在不同试验条件下的摩擦学性能,并测量了摩擦副表面的瞬时温度。结果表明,PI可以大幅度提高填充PTFE的耐磨性能,但PI含量增加不利于非金属转移膜的形成;当PI含量约为25%时,和石墨一起填充PTFE,复合材料的摩擦学性能最佳;当载荷大于300N和线速度大于4m/s时,摩擦表温度均高于125℃,复合材料进入高温摩擦阶段,摩擦表面发生蠕变,转移膜出现不同程度的破坏;PI填充PTFE复合材料摩擦性能在温度低于75℃时变化不明显。     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1复合材料的力学和摩擦学性能，并分析了在干摩擦和水润滑2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

石墨和铜粉分别填充聚四氟乙烯摩擦学性能比较

将石墨和铜粉分别填充聚四氟乙烯制备两种复合材料,并对材料的结构进行分析,在干摩擦条件下通过M-2000A型磨损试验机对其摩擦磨损性能进行测试。结果表明:两种填充物改变了聚四氟乙烯结构,均提高了聚四氟乙烯的硬度和耐磨性能。石墨与聚四氟乙烯摩擦过程协同作用使得石墨填充聚四氟乙烯复合材料比纯聚四氟乙烯表现出更低的摩擦系数,聚四氟乙烯材料的耐磨性不仅与硬度有关,还与填充物的润滑性能有关。     

聚苯酯、聚酰亚胺填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

利用M-2000型试验机考察了一种以聚苯酯、聚酰亚胺填充聚四氟乙烯复合材料，发现此复合材料具有优良自润滑性能，PTFE、EKONOL、PI之比为50：30：20是本实验的最佳配比。运用扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面进行观察和分析。研究结果表明，聚酰亚胺可以增加转移膜与对偶的结合强度，聚苯酯可以有效降低复合材料的摩擦系数。     

碳纤维及石墨填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

利用M-200型环-块摩擦磨损试验机对石墨(Gr.)及碳纤维(CF)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,探讨了石墨及碳纤维的协同润滑效应.认为碳纤维的加入大大提高了复合材料的承载能力,石墨的加入减小了碳纤维表面与对偶的摩擦系数,从而降低了碳纤维的脱落趋势,提高了复合材料的耐磨性.利用扫描电子显微镜(SEM)对PTFE复合材料的摩擦面及对偶转移膜进行了观察.结果表明,本实验中20%的石墨和10%碳纤维填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能最好,且在高载荷下的摩擦磨损性能尤为突出,具有一定的应用价值.     

多组分协同改性聚酰亚胺复合材料的高温摩擦学性能

通过提高聚酰亚胺(PI)的耐热性和导热性,从而提高其高温摩擦学性能。首先选择笼形聚倍半硅氧烷(POSS)和SiO₂提升其耐高温性能,碳纳米管(CNTs)和Cu粉提升热导率。然后选择分子模拟和实验相结合的方法研究各组分对其性能的影响。结果表明,POSS和SiO₂能够提升PI的耐高温性能和杨氏模量,但降低了热导率和冲击强度。Cu提高了PI的耐高温性能和热导率,但降低了力学性能。低含量的CNTs改性效果良好,但高含量时表现不佳。随后根据单组分改性实验的结果设计了多组分复合改性PI复合材料。结果表明,改性配比为3wt%POSS、3wt%SiO₂、0.5wt%CNTs和3wt%Cu的复合材料综合性能最优,在高温下的摩擦性能表现最佳,200℃时的摩擦系数为0.65,比纯PI降低了27.8%;磨损率为5.11×10^-5 mm³/(N·m),降低了19.3%。     

聚酰亚胺复合材料改性方法优化其摩擦学性能的研究进展

聚酰亚胺复合材料是一种常见的摩擦材料，具有良好的抗磨减摩性能。通过总结近几十年来聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能的研究情况，综述纤维、晶须、固体润滑剂、纳米材料填充改性、聚合物共混的改性方法，分析并讨论不同改性方法对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响。指出对于聚酰亚胺摩擦学研究所面临的问题，并展望未来聚酰亚胺复合材料在摩擦磨损方面的发展方向。     

聚酰亚胺摩擦学性能的研究

对热模压成型的聚酰亚胺(PI)试样在MHK-500型环-块摩擦试验机上测试了不同载荷P(N)、摩擦速度V(m·s-1)情况下,摩擦系数μ与摩擦持续时间t(min)的关系,并探讨了μ值随t,P,V变化的摩擦规律.结果表明V值增加,使第一阶段的μ峰值降低,峰值到来时间加快,峰宽变窄,第二阶段到来时间提前.而P值增加除了使μ峰值降低外,对第一、二阶段的其他参数的影响却相反.摩擦系数μ的表征值分别与P,V没有单值关系,而与单位面积所受的载荷P(MPa)和速度V的乘积pV值(MPa·m·s-1)具有指数关系.     

纳米金刚石与聚醚醚酮填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能

采用模压-烧结方法制备了纳米金刚石(ND)与聚醚醚酮(PEEK)填充改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,并研究了复合材料的摩擦磨损性能及其微观结构。结果表明,随着PEEK含量增加到20%(质量分数),复合材料的耐磨性显著提高;而较低填充量的ND可以在降低复合材料摩擦系数的情况下提高其耐磨性能。1.0%ND/20%(质量分数)PEEK/PTFE复合材料的减摩耐磨性能优良,与纯PTFE相比,该复合材料的摩擦系数下降约20%,耐磨性能提高120倍,原子力显微分析表明该复合材料中ND分布均匀。     

二硫化钼与二硫化钨填充改性聚四氟乙烯的摩擦学性能

采用粉末冶金的方法制备了二硫化钼(MoS_2)、二硫化钨(WS_2)单独和复合填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,对比分析了改性后复合材料的摩擦学性能;采用扫描电镜观察复合材料的磨损表面形貌,超景深显微镜观察对偶钢球上转移膜的表面形态,并分析了其磨损机理。结果表明,MoS_2和WS_2均能改善复合材料的摩擦稳定性和耐磨性,MoS_2和WS_2分别在质量分数10%、25%时改善效果达到最优,且低于20%时MoS_2改性效果优于WS_2,高于20%则相反;复合填充时耐磨性改善效果最优。添加不同种类的固体润滑剂,PTFE复合材料表现出不同的磨损表面形态,呈现不同的磨损机理。     

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。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料,采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响,并对其磨损形貌及机制进行了分析.结果表明:空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料;空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大,但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大;15％空心微珠-10％碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳;随着滑动速度提高,空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降,磨损率增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升,而磨损率则随着载荷增加而增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损,在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损.     

聚四氟乙烯及其石墨和MoS2填充复合材料的摩擦学性能研究

利用往复式摩擦磨损试验机,对聚四氟乙烯(PTFE)及石墨和MoS2填充的PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了测定,并利用光学显微镜对PTFE复合材料的摩擦磨损表面进行了观察。结果表明,一方面,石墨和MoS2起到了润滑作用,另一方面,石墨和MoS2阻止了PTFE带状大面积破坏,因而使得PTFE的摩擦系数降低,耐磨性提高。     

聚四氟乙烯纳米复合材料摩擦学性能研究进展

本文综述了聚四氟乙烯(PTFE)纳米复合材料在摩擦学领域的研究进展,指出纳米Al2O3最能显著增强PTFE耐磨损性能。纳米粒子增强PTFE耐磨损性能的机理还在探索中,但可能与裂纹捕获、填料富集、转移膜形成、磨屑尺寸减小、填料/基底界面作用、摩擦化学反应等因素有关。纳米材料易团聚及无机-有机物相容性差仍是PTFE纳米复合材料发展过程中亟待解决的问题。     

二硫化钼/炭纤维对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响

采用热压成型制备了10%炭纤维和不同二硫化钼含量填充的聚酰亚胺(PI)复合材料,利用M-2000摩擦磨损试验机考察了炭纤维、二硫化钼填充PI复合材料的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜分析了PI复合材料的磨损表面及对偶表面转移膜形貌,并探讨了炭纤维、二硫化钼对PI复合材料的摩擦学性能影响。结果表明,炭纤维、二硫化钼具有协同效应,填充PI复合材料具有摩擦系数小,磨损率低的特点;当二硫化钼的含量为35%,炭纤维含量10%时,PI复合材料可以获得最好的摩擦学性能。     

离子液体改性聚酰亚胺石墨膜的制备与性能研究

为确保电子设备的正常运行和安全工作，围绕电子元器件热管理的研究近年来热度持续升高，聚酰亚胺(PI)作为基材生产的石墨膜是一种重要的导热材料，且能通过掺杂改性提高石墨膜的导热性能。而相较于固体导热填料，离子液体与聚酰亚胺基体的相容性更好，已常见于气体分离膜、无色聚酰亚胺(CPI)等应用。以4,4′-二氨基苯酰替苯胺(DABA)与3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)作为单体，利用1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(IL)这一具有多个氢键位点的IL对PI薄膜进行改性，而后通过石墨化制备得高导热石墨膜。研究结果表明，IL含量为5.0%(质量分数)时，石墨膜晶粒尺寸为78.417 nm,石墨化程度达88%,导热系数达770 W/m·K,为纯PI基石墨膜的1.53倍。     

磺化聚酰亚胺/多孔聚四氟乙烯复合膜的制备与性能研究

采用表面活性剂对聚四氟乙烯多孔膜进行了表面亲水处理,然后与一种磺化聚酰亚胺膜进行复合,成功地制得了磺化聚酰亚胺/多孔聚四氟乙烯复合膜。该复合膜比相应的未复合的磺化聚酰亚胺膜具有更高的力学强度。与相同离子交换容量(IEC)的磺化聚酰亚胺共聚物膜相比,该复合膜具有相近的质子电导率,但其溶胀率和吸水率更低,显示出更好的综合性能。     

石墨摩擦学性能、润滑机理及改性的研究进展

综述了环境气氛、温度、载荷、晶粒度、电流和磁场等因素对石墨材料的摩擦磨损性能的影响,以及浸渍处理、硅化处理、层间插入处理等对石墨材料性能的改善和各种润滑机理,指出石墨材料性能还存在缺陷和不足,提出对石墨材料的摩擦磨损特性、润滑机理和改性处理方面还需深入研究。