纳米SiC增强PTFE基复合材料的摩擦学研究

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中文摘要：随着科学技术的迅速发展，高分子材料以其独特的性能备受青睐，广泛应用于各个领域。现代航空、汽车、电子及国防工业对材料的摩擦磨损性能、力学性能、耐高低温以及化学稳定性等提出了越来越高的要求。聚四氟乙烯(PTFE)是一种综合性能非常优良的塑料，具有优异的化学稳定性，耐高低温性和自润滑性能，被广泛应用于摩擦材料领域，但PTFE的耐损性能较差，不能满足很多领域的需求。在PTFE中填充固体润滑剂、金属粉末、金属氧化物粉末等填料后，其耐磨性能得到极大的提高。无机纳米粒子具有小尺寸效应、体积效应、表面效应和协同效应，能赋予纳米复合材料许多独特的性能。通过添加纳米粒子来改善聚合物的磨擦学性能，是近年来摩擦材料研究的热点之一。而在PTFE中加入混合填料改性的研究报道较少。本论文对纳米材料与其它填充材料填充改性PTFE复合材料的摩擦学性能开展了较系统的研究。研究了载荷及纳米SiC含量对复合材料摩擦磨损性能和力学性能的影响，并进行了微观结构分析。本文还研究了纳米SiC与石墨、二硫化钼(MoS<,2>)、玻璃纤维、纳米三氧化二铝(Al<,2>I<,3>)增强PTFE，研究共混填料对PTFE复合材料力学性能和摩擦学性能的影响。评价表面处理方法在无机纳米粒子/塑料复合材料中所起的作用，分析了硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂对纳米SiC进行表面处理，探讨了偶联剂种类、用量对SiC/PTFE、SiC/石墨/PTFE、SiC/MoS<,2>/PFFE复合材料摩擦学性能的影响。试验结果表明：纳米SiC能提高PTFE复合材料的硬度；显著降低其磨损率，但摩擦系数有所增大；当纳米SiC添加量达到5％-7％时，PTFE复合材料呈现最低的摩损率；随纳米SiC含量的进一步增加，PTFE复合材料的磨损率有所增大。纳米SiC有效提高了PTFE的承载能力，石墨、MoS<,2>能起到减小摩擦的作用，在本试验条件下，5％SIC+3％MoS<,2>+PTFE复合材料、5％SiC+5％玻璃纤维+PTFE复合材料表现出优异的抗磨性。表面处理纳米SiC在PTFE能较均匀分散，其耐磨性比相同含量但未经表面处理SiC填充PTFE高5倍，而PTFE复合材料摩擦系数减小；偶联剂最佳用量为填料含量质量的1％。填料对PTFE复合材料耐磨性能的提高及扩大PTFE的应用领域有着重要意义。通过实验数据分析，本文得到了不同填充量、共混填料、不同种类的偶联剂及其用量处理的填料填充PTFE复合材料的磨损量、摩擦系数、硬度曲线，为确定最佳改性条件和填充效果提供了重要的理论分析和实验依据。

作者：

路琴

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关键词：

聚四氟乙烯纳米碳化硅摩擦磨损机理高分子材料纳米复合材料

授予学位：

硕士

学科专业：

机械设计及理论

导师：

何春霞

学位年度：

2006

学位授予单位：

南京农业大学

语种：

中文

中图分类号：