PTFE/纳米SiC复合材料的摩擦磨损性能研究

利用冷压烧结法制备了不同含量的聚四氟乙烯/纳米碳化硅(PTFE/纳米SiC)复合材料。采用MM-200型摩擦磨损试验机在干摩擦条件下考察了纳米SiC含量及载荷对PTFE/纳米SiC复合材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面形貌,并探讨了其磨损机理。结果表明,纳米SiC能够提高PTFE/纳米SiC复合材料的硬度和耐磨性,当纳米SiC质量分数为7%时,PTFE/纳米SiC复合材料的磨损量最小,摩擦系数也最小;随纳米SiC含量的增加,其摩擦系数有所增大;随着载荷的增大,PTFE/纳米SiC复合材料的磨损量增加。     

粉状纤维增强PTFE复合材料的力学与摩擦磨损性能

以粉状SiC纤维、Al2O3纤维、高强碳纤维(CF)、中强CF、低强CF增强聚四氟乙烯(PTFE),研究了纤维种类、含量对PTFE力学和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对试样拉伸断口形貌进行观察,探讨了复合材料的增强机理.结果表明,粉状SiC纤维、Al2O3纤维及CF均能提高PTFE的硬度和耐磨性;高强CF、中强CF及Al2O3纤维能提高其拉伸强度;5种纤维均使PTFE冲击强度下降,但咖/高强CF复合材料的冲击强度降幅较小;SEM分析表明,SiC纤维与PTFE的界面结合强度较低,界面出现了许多空隙,中强CF、高强CF、Al2O3纤维与PT-FE界面结合较好,拉伸断口处多数纤维与基体牢固粘附而难以拔出,PTFE/低强CF复合材料呈典型的脆性断裂特征.     

不同粒径SiC改性PTFE复合材料的力学与摩擦学性能

以纳米碳化硅(SiC)、微米SiC及粉状SiC纤维填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,对PTFE复合材料进行力学和摩擦学性能测试,分析对比不同粒径填料及其质量分数对PTFE复合材料力学和摩擦磨损性能的影响.用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口形貌进行观察,探讨了复合材料增强机理.对比研究结果表明:不同粒径的SiC均能提高复合材料的硬度和耐磨性,SiC纤雏/PTFE复合材料有较高的拉伸强度和断裂伸长率,其综合性能最好.拉伸断口的微观分析表明:SiC纤维与PTFE界面粘结性能较好,对PTFE复合材料性能有一定的增强效果.     

硫酸钙晶须改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究

以硫酸钙晶须(CSW)作为填料填充改性聚四氟乙烯(PTFE),采用模压成型烧结工艺制备了不同CSW含量的PTFE复合材料;利用摩擦磨损试验机研究了偶联剂改性CSW和未改性CSW对PTFE复合材料摩擦学性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)对PTFE复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明:随着CSW用量的增加,PTFE复合材料的硬度和摩擦因数逐渐增大,磨损量先减小而后增大;相对于未改性CSW,偶联剂改性CSW填充PTFE复合材料具有较低的摩擦因数和较高的耐磨损性能。     

玻纤增强PVC材料的力学性能及耐热性能

考察了玻璃纤维(简称玻纤)长度、用量和偶联剂表面处理对PVC/玻纤复合材料力学性能和耐热性能的影响。结果表明:与长度3 mm的玻纤相比,长度50 mm的玻纤对PVC材料具有更好的改性效果,用量以15~20份为宜;硅烷偶联剂能显著提升玻纤与PVC基体的界面结合力,从而提高了复合材料的综合性能。     

表面处理纳米Al2O3填充PTFE复合材料的磨粒磨损性能

利用自制销-盘式磨粒磨损试验机，测定聚四氟乙烯(PTFE)及其表面处理与未处理纳米氧化铝(Al2O3)填充聚四氟乙烯复合材料试件在干摩擦滑动条件下的磨粒磨损质量损失。考察了载荷、磨粒、转速等参数的变化对试件摩擦学性能的影响。采用扫描电子显微镜观察、分析试件磨损表面形貌及磨损机理。结果表明，纳米Al2O3可以提高PTFE耐磨性。表面处理纳米Al2O3在PTFE中能较均匀分散，其耐磨性比相同含量但未经表面处理的纳米Al2O3填充PTFE高。导致PTFE复合材料磨粒磨损的重要机理是犁切破坏。     

纳米TiO2/PTFE复合材料的干摩擦磨损性能

利用磨损试验机、扫描电子显微镜等方法研究了表面处理与未处理纳米TiO2(质量分数为6％)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的干摩擦性能。结果表明,纳米TiO2能明显提高：PTFE耐磨性并改变其磨屑形成机理。表面处理纳米TiO2在PTFE中能较均匀分散。纳米TiO2填充PTFE复合材料的摩擦系数比PTFE稍大,纳米TiO2表面处理与否对PTFE复合材料的摩擦系数影响不大,但表面处理纳米TiO2填充聚四氟乙烯耐磨性比PTFE有显著提高,表面处理与表面未处理纳米TiO2填充PTFE复合材料的耐磨性比PTFE可分别提高7倍和3倍左右。导致PTFE磨损的重要机理是粘着磨损。     

纳米氧化铝改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究

以纳米Al2O3作为填料填充改性聚四氟乙烯(PTFE),采用模压烧结成型的方法制备了不同纳米Al2O3含量的PTFE/纳米Al2O3复合材料,考察了偶联剂改性前后纳米Al2O3及其含量对复合材料硬度、摩擦系数和磨痕宽度的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的磨屑和磨损表面进行了微观分析。结果表明,随着纳米Al2O3含量的增加,复合材料的硬度和摩擦系数逐渐增大,磨痕宽度先大幅下降而后略有增加。另外,相对于未改性纳米Al2O3,PTFE/偶联剂改性纳米Al2O3复合材料的硬度和摩擦系数均较低,其磨痕宽度则较高。     

POM/改性PTFE合金的研究

对POM／改性PTFE合金的力学性能、摩擦磨损性能和加工性能进行了研究。结果表明,POM／改改PTFE共混合金综合了POM和PTFE的优点,减摩耐磨性良,尺寸稳定性、耐热性好,是一种理想的自润滑材料。     

纳米TiO2对PTFE基复合材料磨粒磨损性能的影响

利用自行改制的销-盘式磨粒磨损试验机测定纳米TiO2用量对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料试件在干摩擦滑动条件下的磨粒磨损性能。考察了载荷、磨粒、转速等参数的变化对试件摩擦学性能的影响。结果表明,在实验条件下,纳米TiO2／PTFE复合材料的抗磨粒磨损性能,以纳米TiO2质量分数为2％时,填充PTFE复合材料抗磨损性能最好。随纳米TiO2用量的增大,抗磨损性能有所减弱。在载荷、磨粒、转速等参数的变化对PTFE复合材料耐磨性的影响中,磨料粒度对磨损的影响最大,转速的影响最小。     

石墨烯对聚四氟乙烯导热和摩擦磨损性能的影响

针对聚四氟乙烯(PTFE)导热性能和耐磨损性能较差的问题,将石墨烯经过氧化氢预处理后,再用硅烷偶联剂KH550对其进行表面改性,然后采用冷压烧结法制备了PTFE/石墨烯复合材料,研究了不同用量下改性和未改性石墨烯对复合材料电性能、导热性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着石墨烯用量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,但在石墨烯质量分数为0%~2%时,复合材料体积电阻率基本处于同一数量级,仍为绝缘材料;当石墨烯质量分数由0%增加至2%时,复合材料的导热系数明显提高,磨损量明显降低,而摩擦系数先升高后降低,但变化幅度较小。与未改性石墨烯相比,KH550改性石墨烯填充的复合材料具有更高的导热性能和摩擦磨损性能。     

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%。     

纳米碳化硅改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用不同偶联剂对纳米碳化硅进行表面处理后,制备了聚四氟乙烯/纳米碳化硅复合材料,考察了偶联剂种类和含量随载荷变化对复合材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察和分析了复合材料磨损表面形貌及其磨损机理。结果表明,经表面处理的纳米碳化硅填充后的复合材料硬度和摩擦磨损性能均有提高,以钛酸酯偶联剂（NDZ101）处理效果最好;随着偶联剂含量的增大,钛酸酯偶联剂（NDZ101）处理的复合材料的磨损量和摩擦因数均增大,偶联剂最佳含量为填料质量的1 %;偶联剂处理后的纳米碳化硅与基体之间形成了良好的界面,复合材料的磨损以黏着磨损和磨粒磨损为主。     

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。     

纳米SiO2与玻璃纤维混杂增强聚酰胺6复合材料的摩擦磨损性能研究

采用MM-200型摩擦磨损试验机对干摩擦条件下纳米SiO2与玻璃纤维混杂填充聚酰胺6(PA6)复合材料与45#钢对摩时的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,纳米SiO2和玻璃纤维混杂可以显著改善PA6复合材料的摩擦磨损性能,以5 %的SiO2和20 %的玻璃纤维增强PA6的耐磨减摩性最好。扫描电镜分析表明,纯PA6的磨损以黏着和犁削为主。当载荷较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的磨粒磨损,但当载荷较高时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的疲劳磨损。     

纳米AlN填充PTFE复合材料的摩擦性能研究

以纳米氮化铝（削N）为填料制备了聚四氟乙烯（PTFE）复合材料，研究了该复合材料在干摩擦条件下与不锈钢对摩时的摩擦磨损行为．结果表明：纳米AlN填充FIFE基复合材料的耐磨性能明显优于纯PTFE。不同用量纳米AlN填充PTFE复合材料的摩擦系数最多上升16．5％，而耐磨性最多却能提高150倍，当纳米AlN用量为5％，FIFE复合材料的耐磨性最好。SEM观察发现：纯PTFE的磨损表面上分布着大量的带状结构，有明显的犁削和粘着磨损的痕迹。当复合材料中纳米AlN用量较低时，复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的黏着磨损，但当复合填料中纳米AlN用量较高时，复合材料的磨损机制主要表现不同程度的黏着磨损和磨粒磨损，同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。     

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。     

PPS／PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

研究了聚苯硫醚（PPS）／聚四氟乙烯（PTFE）复合材料的摩擦因数、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，PTFE的加入显著改善了复合材料的摩擦学性能，摩擦因数由纯样的0．35降至复合材料的0．11。随着PTFE含量从5％（质量分数，下同）增至15％，复合材料的摩擦因数从0．26降至0．11；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。     

Friction and Wear of MoO3/Graphene Oxide Modified Glass Fiber Reinforced Epoxy Nanocomposites

In order to further improve the tribological performance of glass fiber reinforced epoxy (GF/EP) composites, highly flexible, binder‐free, molybdenum trioxide MoO₃ nanobelt/graphene oxide (GO) film (f‐MoO₃‐GO) is prepared by a hydrothermal method. Herein, f‐MoO₃‐GO is adopted to modify GF/EP composites prepared through the vacuum‐assisted resin transfer molding method. The neat GF/EP and MoO₃‐GO modified GF/EP composites are also fabricated for comparison. The tribological performance is performed using a ball‐on‐disc (“steel‐on‐polymer”) configuration under a dry sliding condition. The coefficient of friction is reduced from 0.61 for neat GF/EP composites down to 0.23 for f‐MoO₃‐GO modified GF/EP (f‐MoO₃‐GO/GF/EP) composites and the anti‐wear performance is improved by more than four times. The worn surface morphological observation for the composite samples is used to explain the possible wear micro‐mechanisms. The wear reducing effect of the f‐MoO₃‐GO/GF/EP composites can be assigned to the increased self‐lubricating effect of f‐MoO₃‐GO. With the combined advantageous properties of the used individual components, these unique composites can be used for many other applications.     

短切纤维填充聚四氟乙烯的减摩耐磨性能研究

以聚四氟乙烯(TPFE)为基体,通过添加10%、15%、20%、25%、30%的短切纤维制备纤维填充复合材料,研究了其摩擦磨损等相关性能。结果表明:短切纤维的填充增强了材料的压缩强度和硬度,但拉伸强度减弱;随着短切纤维含量的增多,磨痕宽度越来越小,材料的耐磨性能不断提高,摩擦系数也随之下降;电镜结果显示TPFE复合材料摩擦表面短切纤维分布均匀且无明显带状磨痕,但存在少量短切纤维剥离现象,分析发现剥离主要发生于摩擦的磨合阶段,不影响材料稳定磨损阶段的性能。