PTFE-纳米粒子复合材料的制备及性能研究

使用硅烷偶联剂KH560对纳米Si3N4和Al2O3进行了改性,随后将其分别填充到PTFE树脂中制备了PTFE-纳米粒子复合材料,研究了不同KH560含量对复合材料密度、硬度,力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明,纳米Si3N4经质量分数6%的KH560改性后,填充制备的PTFE复合材料其拉伸强度、断裂伸长率与未经改性纳米Si3N4填充复合材料相比,磨耗量高、硬度低,但密度、摩擦系数等相差不大;纳米Al2O3分别经质量分数4%的KH560改性后,对应复合材料的拉伸强度和断裂伸长率大于未改性纳米Al2O3填充复合材料,但密度、硬度、磨耗量及摩擦系数等相差不大。     

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。     

针状硅灰石填充PTFE密封材料的性能

以针状的硅灰石为填料,采用冷压烧结工艺制备了不同填料含量的聚四氟乙烯(PTFE)密封材料,考察了PTFE的拉伸、结晶、蠕变及摩擦性能,并借助扫描电子显微镜(SEM)、三维白光干涉表面形貌仪对样品的微观形貌进行了分析。结果表明:硅灰石的加入使得PTFE的结晶度和熔点有轻微的上升;随着硅灰石含量的增加,PTFE的拉伸强度和断裂伸长率逐渐下降,但抗蠕变性能显著提升;在摩擦过程中,硅灰石在磨痕界面区域堆积,有效承担了摩擦载荷,使得PTFE的体积磨损率降低了约两个数量级,但同时硅灰石也使磨痕的表面粗糙度明显变大,摩擦系数也因此增大。当硅灰石质量分数为15%时,PTFE的拉伸强度为48MPa,断裂伸长率为275%,蠕变量比纯PTFE降低约50%,耐磨性比纯PTFE提高两个数量级,且摩擦系数低至0.24,综合性能较好。     

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。     

PTFE/POB共混材料的压缩回复和耐磨性能研究

采用冷压烧结工艺制备了聚四氟乙烯/聚苯酯(PTFE/POB)共混材料,主要研究了POB含量对PTFE/POB复合材料压缩回复性能和耐磨性能的影响。结果表明,复合材料的压缩回复性能在POB质量分数为20%时达到最优;与纯PTFE相比,PTFE/POB共混材料的压缩率降低了58.93%,回复率提高了24.72%;加入POB后,PTFE/POB共混材料摩擦系数随POB含量的增加有所上升,但磨痕宽度、磨损体积和磨损率随POB含量的增加而大幅度减小;当POB质量分数为20%时,与纯PTFE相比,共混材料的磨痕宽度、磨损体积和磨损率分别降低了78.1%,98.8%和98.6%。     

往复密封工况下聚四氟乙烯材料性能

为找出往复密封失效原因,提高往复密封件使用寿命,采用动态热机械分析仪、高低温摩擦磨损试验机等研究了密封材料聚四氟乙烯(PTFE)在不同温度和压力下的物理力学、摩擦磨损和耐油等性能,并采用模拟台架测试了密封件的泄漏量、抗挤出性、磨损和压缩变形等性能。结果表明,随着温度提高,PTFE材料的硬度下降,压缩变形量增加,储能模量下降,虽然对密封效果有利,但密封材料容易被挤出;PTFE材料在油润滑条件下摩擦系数和磨损率很小,随着温度提高,摩擦系数和磨损率有增大趋势,但影响不大;台架测试显示高压下往复密封的主要失效原因为密封件被挤出,可以通过降低密封间隙、增加挡圈或提高材料硬度来提高密封件的抗挤出性。     

PPS/MoS_2/PTFE密封材料的制备及性能研究

采用模压烧结工艺制备了质量分数5%~25%的聚苯硫醚(PPS)和5%的二硫化钼(MoS_2)填充聚四氟乙烯(PTFE)密封材料,并探讨了PPS含量对PPS/MoS_2/PTFE密封材料的维氏硬度、压缩回弹性能及蠕变松弛性能等的影响。结果表明,PPS含量的不同对PPS/MoS_2/PTFE密封材料的性能具有显著影响。随着PPS填充量的增加,PPS/MoS_2/PTFE密封材料的维氏硬度逐渐增大,压缩率逐渐降低,回弹率逐渐升高,且当PPS质量分数为5%~10%时,PPS/MoS_2/PTFE密封材料的抗蠕变松弛性能最佳。     

纳米SiO_2填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

通过冷压烧结成型工艺制备了纳米二氧化硅(SiO_2)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,探究了不同添加比例的纳米SiO_2/PTFE复合材料在不同转速下摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察了样品的表面磨痕深度,借助扫描电镜观察摩擦表面形貌并分析磨损机理。结果表明,填充纳米SiO_2后的PTFE复合材料其摩擦因数虽有一定程度的升高,但其体积磨损率却大幅降低。且当纳米SiO_2填充质量分数为5%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89.5%。观察分析微观形貌发现,随着纳米SiO_2含量的增大,复合材料的磨损机理逐渐由犁耕磨损和黏着磨损向磨粒磨损转变,且当纳米SiO_2填充含量为10%时,出现轻微的疲劳磨损。     

聚苯硫醚耐磨改性研究

为提高聚苯硫醚(PPS)的耐磨性能,采用了质量分数均为40%的玻璃纤维(GF)和碳纤维(CF)增强PPS,研究对比了它们的摩擦磨损性能,发现CF增强PPS的摩擦系数和磨损率均低于GF增强PPS。在此基础上,采用聚四氟乙烯(PTFE)和纳米Si O2对GF增强PPS进行复合耐磨改性,研究了PTFE和纳米Si O2含量对GF增强PPS摩擦磨损性能及电绝缘性能的影响。结果表明,相对于质量分数为40%的CF增强PPS,在相同质量分数的GF增强PPS中采用质量分数均为10%的PTFE和纳米Si O2,可以在较低成本下使其获得更低的摩擦系数、磨损率,以及滚动摩擦时的磨损质量和磨损体积,同时保持良好的电绝缘性能。     

聚四氟乙烯复合材料动态密封性能的研究

采用高速混合、冷压烧结成型法用玻璃纤维、二硫化钼填充改性制备聚四氟乙烯复合材料,探讨了填充料用量对PTFE复合材料拉伸性能和摩擦磨损性能的影响,经测试：当玻璃纤维含量为15％、二硫化钼含量为5％改性PTFE时,其改性复合材料的压缩回弹和耐磨损等综合性能最佳,适用于性能要求较高的动态密封场合。     

PI填充PTFE复合材料

采用金属粉末冶金法制备聚酰亚胺(PI)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察不同PI填充量对复合材料力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明,随着PI填充量的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均下降,但压缩强度提高。采用PI填充PTFE,可以使耐摩擦性能提高2个数量级,摩擦系数稍有提高,磨损表面的扫描电子显微镜显示,PI填充PTFE对提高材料耐磨性能效果非常明显。对采用国产PI与进口PI填充PTFE制备的复合材料性能进行对比,发现国产PI完全可以替代进口同类产品。     

不同硬质增强填料对PTFE性能的影响

分别以体积分数均为25%的碳纤维(CF)、硅灰石纤维(WF)、聚酰亚胺(PI)、聚苯酯(POB)、铜粉(Cu)5种硬质填料对聚四氟乙烯(PTFE)进行改性，对比研究了不同填料对PTFE力学性能、蠕变性能、导热性能和摩擦学性能的影响，并对试样磨痕表面微观形貌进行分析，探讨了硬质增强填料提升PTFE耐磨损性能的机理。结果表明，5种硬质填料均可明显提高PTFE的硬度和压缩强度，改善蠕变性能和导热性能，但会降低拉强度和断裂伸长率。其中，CF改性PTFE的拉伸强度和压缩强度最高、抗蠕变性能最好，而Cu改性PTFE的硬度最大、导热性能最好。在摩擦过程中，由于填料会在磨痕界面逐渐富集，改性PTFE的耐磨损性能会得到显著提高，3种无机填料会使PTFE的摩擦因数增大，但是聚合物填料PI、POB则反而使得PTFE的摩擦因数略有降低。POB改性的PTFE摩擦因数仅为0.19，体积磨损率约为4.21×10^-6 mm³/(N·m)，耐磨损性能比纯PTFE提升了260倍，摩擦学性能最为突出。     

硅烷偶联剂对玻纤改性PTFE复合材料性能的影响

采用冷压烧结工艺制备硅烷偶联剂对玻璃纤维改性PTFE复合材料.当固定玻璃纤维填充质量分数为20％时,研究了硅烷偶联剂添加量对复合材料拉伸强度、断裂伸长率、摩擦和磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察复合材料摩擦前后表面形貌并分析磨损机理.结果表明,硅烷偶联剂能显著提高复合材料的拉伸强度和断裂伸长率.当硅烷偶联剂的质量分...     

改性聚四氟乙烯活塞环专用料研制

研究了青铜粉、玻璃纤维、二硫化钼复合填充改性聚四氟乙烯(PTFE)的力学性能和耐磨性能,结果表明,偶联剂表面处理的方式有效改善了青铜粉与PTFE的相容性;青铜粉、玻璃纤维和二硫化钼的三元协同改性提高了PTFE的耐磨性和硬度,稍微降低了其拉伸强度和断裂伸长率。最终得到了适用于制作中低压压缩机活塞环的改性PTFE的配方(质量含量,下同):青铜粉18%-20%、玻璃纤维10%-12%、二硫化钼5%、PTFE63%-67%。     

聚四氟乙烯/MoS_2复合材料的制备及性能研究

采用冷压烧结的方法制备了二硫化钼(MoS_2)填料改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,并研究MoS_2含量对PTFE复合材料性能的影响。结果表明,随着MoS_2含量的增加,PTFE/MoS_2复合材料的硬度、密度和摩擦系数逐渐增大,而拉伸强度、结晶度和磨损率逐渐降低;当MoS_2含量为10 wt%,PTFE/MoS_2复合材料的磨损率较纯PTFE下降了72.4%。     

聚四氟乙烯改性聚酮摩擦磨损性能的研究

研究了不同聚四氟乙烯(PTFE)微粉质量分数改性聚酮(PK)的力学性能及摩擦磨损性能,并分析了其在不同润滑条件下的摩擦磨损机理。结果表明:填充PTFE微粉后PK的拉伸强度、压缩强度和邵氏硬度下降;在干摩擦条件下,随着PTFE微粉质量分数的增加,PK复合材料的摩擦因数和磨痕宽度呈下降趋势,当PTFE微粉质量分数为6%时,转移膜最连续,磨痕宽度最低,磨损过程以黏着磨损为主;在油润滑条件下,润滑油和PTFE微粉协同作用,PK复合材料的摩擦因数和磨痕宽度均较干摩擦时明显下降。     

纳米Al2O3与青铜粉协同填充PTFE复合材料的性能研究

考察了不同含量的纳米Al2O3对青铜粉/聚四氟乙烯(PTFE)摩擦磨损性能和物理机械性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料的磨损表面,并分析和探讨了磨损机理。研究发现,纳米Al2O3和青铜粉复合填充可以大大提高PTFE复合材料的耐磨性,表现出良好的协同作用,但会降低复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。添加5%纳米Al2O3后,40%青铜粉/PTFE复合材料的磨痕宽度从12.0 mm降低为5.0 mm,体积磨损率从171.40×10-6mm3/(N.m)降低为12.11×10-6 mm3/(N.m)。     

无机纳米粒子填充改性聚四氟乙烯复合材料的研究

研究了无机纳米粒子在聚四氟乙烯(PTFE)材料中的分散方法，以及纳米Al2O3、纳米SiO2的填充改性对PTFE复合材料力学性能和耐磨性能的影响。结果表明：机械混合和气流粉碎的组合方式可使无机纳米粒子在PTFE中得到均匀分散；用量0。3％的纳米Al2O3提高了PTFE材料的拉伸强度和断裂伸长率，用量3％的纳米SiO2显著改善了PTFE材料的耐磨耗性能；纳米Al2O3和纳米SiO2协同改性PTFE，获得了拉伸强度27．4MPa、断裂伸长率306．7％、邵D硬度60．0、磨耗量0．001g和摩擦系数0．20的综合性能优异的改性PTFE耐磨耗材料，该改性PTFE材料适用于汽车发动机曲轴油密封件的制备。     

二硫化钼改性PTFE摩擦磨损性能

干燥过筛聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS_2),模压烧结制备MoS_2/PTFE复合材料,研究其摩擦磨损情况。结果表明,MoS_2填充质量分数为0、5%、10%、15%、20%时,复合材料的摩擦因数随转速的增大而增大;在20、40、60、80 r/min转速下,复合材料摩擦因数随MoS_2填充质量分数的增加而增大,当填充量为20%时,各转速下的摩擦因数均达到最大值。填充MoS_2显著降低复合材料体积磨损率,体积磨损率随MoS_2填充质量分数的增加而减小。摩擦过程中,铝合金摩擦面并没有发生擦伤,试样被铝合金硬质微凸体挤压、犁削,MoS_2/PTFE复合材料的磨损机理为磨粒磨损。     

PE-g-MA/PTFE/PA66共混材料摩擦磨损性能研究

采用熔融挤出的方法制备了马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MA)或聚四氟乙烯(PTFE)改性的聚酰胺66(PA66)共混物,并用注塑成型的方法制备共混材料试样。通过对材料的力学性能、摩擦磨损性能、动态热力学性能的测试与表征,初步探讨了它们之间的相互影响关系。结果表明,PE-g-MA和PTFE均能显著提高PA66材料的摩擦磨损性能,并随着填充量增加,材料的摩擦因数和体积磨损率持续降低。并且PE-g-MA和PTFE对PA66的摩擦磨损性能具有协同改性作用,当PE-g-MA和PTFE质量分数分别为5%和10%时,材料的综合性能最优。