高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究.pdf

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高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究鑫1，李笃信卜，杨静2高性能耐热性热塑性聚合物邓军2，王聚四氟乙烯(胛FE)被誉为“塑料王”，是一种重要的热塑性塑料，也是当前国内外广泛使用的工程塑为改善阴FE的摩擦学性能，人们用不同种类的填料对胛FE进行填充改性，并对胛FE基复合材料的摩擦磨损性能进行了研究，在此基础上开发出一系列胛FE基减摩、抗磨复合材料。Tanaka等b1进行了(1中南大学粉末冶金研究院国家重点实验室，长沙410083；2株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲412007)聚合物基耐磨复合材料是以热塑性或热固性树脂为基体，通过添加有机或无机的减摩组分以及抗磨增强组分而呈现良好的耐磨性能。世界上最早的聚合物基耐磨复合材料是填充石墨的酚醛树脂和可浸渍含油的多孔酚醛树脂。其后，随着高分子化工技术的不断进步，新型合成树脂尼龙(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)、聚酰亚胺(PI)以及环氧树脂基的减摩复合材料也相继被开发。采用聚合物为基体的耐磨复合材料具有减摩自润滑、耐磨、耐腐蚀、减震吸振、减低噪音、相对密度小、比强度和加工简便等系列优良特性，因此，作为其它材料的替代产品或换代产品获得了越来越多的应用。随着尖端技术的迅速发展，对耐磨减磨材料的要求越来越高。如要求制作在高温、高速、高真空及辐射环境中工作的摩擦零部件，一般工程聚合物就很难胜任。为了提高摩擦材料的使用温度，延长摩擦材料的使用寿命，大量研究工作集中在耐热性聚合物基体的复合材料上l“。高性能耐热性聚合物为基体的耐磨复合材料，与金属材料相比，具有耐高温性能好、化学性质稳定、抗腐蚀能力强、消声减震效果显著、维修保养方便等优点。这类材料通常以耐热性好、本身具有一定自润滑能力的聚合物作为基体，向其中加入一种或多种固体润滑剂及其它改性增强剂而制成，可以用来制作耐磨的零部件(如轴承、齿轮、活塞环和滑动导轨等)，在航空、航天、机械、电子等领域作为摩擦件广泛使用比。。通常的高性能耐热性聚合物主要有聚四氟乙烯(PrI’FE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、耐高温环氧树脂等。本文将系统地介绍常用的高性能耐热性聚合物基复合材料摩擦与磨损性能的研究进展。1聚四氟乙烯(PTFE)料之一。在所有的工程塑料之中，PTFE具有最低的摩擦系数，最高的使用温度区间以及最低的表面能，在摩擦与磨损领域中有着十分特殊的地位。玻璃纤维(GF)、青铜(Bronze)、ZrO：、TiO：、MoS：、石墨(Graphite)等不同填充物改性PTFE耐磨性能的研究。高分摘要：介绍了一些常见的高性能耐高温聚合物及其复合材料的摩擦与磨损性能的研究及其新进展，包括聚四氟乙烯(P11FE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等。并讨论了不同种类的填料，如纤维、固体润滑剂、无机化合物以及无机纳米粒子对高性能耐高温聚合物基复合材料摩擦系数及磨损率的影响，许多研究结果表明，适量填料的加入能提高聚合物基复合材料的耐磨性能，特别是填料的协同作用对降低复合材料的摩擦系数及磨损率有更大的帮助。关键词：高性能；耐高温聚合物基复合材料；摩擦；磨损作者简介：邓鑫(1981一)，女，在读博士，从事高分子复合材料及成型研究；*联系人，E—mail：[e-mail]．第1期子通报1．1
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胛FE基复合材料的摩擦系数受滑动速度的影响较少。在载荷10N下，除ZrO，一阴FE外，随着滑动速度的增加到50N时，wFE复合材料的摩擦系数随着载荷的增加而减少。因为载荷增加后，聚合物与对磨面的近年来，许多研究工作者也进行了门FE基复合材料的研究。Zhang等¨1发现，在相同的含量下，不同等∞。和赵安赤等№。研究发现液晶材料能很好的提高胛FE的耐磨损性能。王乙潜等⋯认为，滑移速度对盯FE复合材料的磨损和摩擦的影响主要表现在它对界面温度的贡献，人们对影响盯FE复合材料摩擦学性能的内部因素也进行了研究。Durand等19o研究证明，随门FE基基复合材料的摩擦磨损性能的研究，随填料含量的增加，胛FE基复合材料的耐磨性能提高，同时摩擦系具有很好的摩擦学性能，特别是其与PI、盯FE以及某些液晶高分子材料的共混物，性能更好。Lu等¨5。研行为，特别是当测试温度较高(如220℃)时更易发生。在PEEK中加入固体润滑剂粒子如CuS、wFE和效减小材料的摩擦系数，当盯FE的体积分数为15％时，PEEK／PTFE复合材料的摩擦系数达到最低值。其复合材料的磨损率也低于纯PEEK的磨损率，因为胛FE自身就具有优良的润滑性能。Wang等H副研究基体中发现，在PEEK／PTFE／CuS体系中，wFE将减少复合材料的摩擦系数和磨损率，但在PEEK／PTFE／纳增加，大多数改性PTF