聚合物基自润滑材料的研究现状和进展
第四节 聚合物的粘弹性
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普通粘、弹概念
一、基本概念
弹:外力→形变→应力→储存能量
外力撤除→能量释放→形变恢复
能量完全以弹性能的形式储存，然后又全
部以动能的形式释放，没有能量的损耗。
粘:外力→形变→应力→应力松弛→能量耗散
外力撤除→形变不可恢复
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(7 2)
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Logo （3）粘性流动（e3）： •受力时分子间无交联的线形聚合物，则会产生分子 间的相对滑移，它与时间成线性关系，外力除去后， 粘性形变不能恢复，是不可逆形变
e3
s0 e3 t
t1
(7 3)
t2
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（3）如果温度接近Tg（附近几十度），应力 松弛可以较明显地被观察到，如软PVC丝，用 它来缚物，开始扎得很紧，后来就会慢慢变 松，就是应力松弛比较明显的例子。 （4）只有交联聚合物应力松弛不会减到零 （因为不会产生分子间滑移），而线形聚合 物的应力松弛可减到零。
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7.1.2 应力松弛
在恒定温度、恒定应变的条件下，聚合物内部的应
力随时间的增加而逐渐减小的现象。 例如：拉伸一块未交联的橡 胶到一定长度，并保持长度不 变，随着时间的增加，这块橡 胶的回弹力会逐渐减小，这是 因为里面的应力在慢慢减小， 最后变为0。因此用未交联的 橡胶来做传动带是不行的。
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（1）在一定温度和恒定应力作用下，观察试样 应变随时间增加而逐渐增大的蠕变现象； （2）在一定温度和恒定应变条件下，观察试样 内部的应力随时间增加而逐渐衰减的应力松 弛现象； （3）在一定温度和循环（交变）应力作用下， 观察试样应变滞后于应力变化的滞后现象。 以上3种现象统称聚合物的力学松弛现象。蠕 变、应力松弛属于静态粘弹性，滞后现象属 于动态粘弹性。
聚苯并咪唑的合成及应用研究进展_马涛
Vol 136No 18・36・化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第36卷第8期2008年8月作者简介:马涛(1978-),男,兰州大学高分子化学与物理专业在读博士,师承李彦锋教授,从事于耐高温高分子材料的研究。
联系人:李彦锋。
聚苯并咪唑的合成及应用研究进展马 涛 李彦锋3 赵 鑫 邵 瑜 宫琛亮 杨逢春(兰州大学化学化工学院,兰州大学生物化工及环境技术研究所,兰州730000)摘 要 介绍了国内外有关聚苯并咪唑高分子材料的研究状况。
论述了聚苯并咪唑的发展,二元酸和四胺单体的合成方法、聚合工艺、种类及国内外应用状况,并对聚苯并咪唑的发展方向和研究热点进行了分析。
关键词 聚苯并咪唑,单体合成,聚合,应用Progress on synthesis and application of polybenzimidazolesMa Tao Li Yanfeng Zhao Xin Shao Yu G ong Chenliang Yang Fengchun (College of Chemist ry and Chemical Engineering ,Instit ute of Biochemical Engineering &Environmental Technology ,Lanzhou U niversity ,Lanzhou 730000)Abstract The progress of polybenzimidazoles was reviewed.The character of polybenzimizoles on phylogeny ,monomer ,polymerization technology ,and applications were detailedly described ,meanwhile ,the developments of poly 2benzimizoles were obviously presented.K ey w ords polybenzimidazole ,monomer synthesis ,polymerization ,application 随着航天技术的发展,特别是航天器飞行速度和有效载荷与结构质量比的提高,耐高温先进复合材料正在成为最主要的航天结构新材料。
聚丙烯腈纳米纤维的发展现状与展望
聚丙烯腈纳⽶纤维的发展现状与展望聚丙烯腈纳⽶纤维的发展现状与展望关键词：聚丙烯腈；静电纺丝；纳⽶纤维；活化；纳⽶碳纤维摘要：聚丙烯腈(PAN)，⼀种以良好的稳定性和机械性能著称的聚合物，已经⼴泛应⽤于碳纳⽶纤维(CNFs)的⽣产中，由于其环境友好性和商业可⾏性等诸多优良特点，近来很受关注。
在⽣产碳纳⽶纤维(CNFs)的众多单体中，由于聚丙烯腈的⾼含碳量和加⼯中的灵活性，以及腈类聚合物的阶梯型结构组成，碳纳⽶纤维(CNFs)也很容易获得稳定的产品。
由此可见，它们在电⼦、组织⼯程膜、过滤材料和⾼性能复合材料等领域有⼴泛的应⽤。
本⽂综述了PAN和PAN 预聚体是⽣产PAN碳纳⽶纤维(CNFs)聚合物原料中的混合物和各种复合材料。
各种PAN的改性和PAN未来的前景在不同的科学技术学科领域都将得以研究。
1. 介绍聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯腈的共聚物已经⼴泛地地在商业/技术开发领域研究了近⼀个世纪。
PAN可被交联，但也可能存在不交联。
PAN的交使其产⽣了⼀些重要的物理性能。
⽐如不溶性和耐普通有机溶剂溶胀性。
近来，相当⼤的努⼒⼀直致⼒于研究聚丙烯腈（PAN）的加⼯和纤维成型技术。
在⽤于⽣产碳纳⽶纤维（碳纳⽶纤维）的各种不同预聚体中，聚丙烯腈是最常⽤的聚合物，由于梯形结构的腈类通过聚合形成；主要是由于其⾼的碳产率（⾼达56％）、弹性剪切最终使碳纳⽶纤维（CNF）产品容易获得稳定的结构。
PAN的化学性质是⾮常重要，因为其在形成纳⽶碳纤维的不同应⽤中，包括⾼多孔结构化纳⽶碳纤维的预聚体的使⽤中表⾯存储电⼦和能量应⽤，以及在⽯墨增强丝线⽤于⾼强度和⾼刚度的有机复合材料中的应⽤。
最近Inagaki等；介绍了化学和纳⽶碳纤维的应⽤科学技术发展研究主要限于⽇本。
Barhate和罗摩克⾥希发表了纳⽶纤维作为过滤微⼩材料的过滤介质。
李霞讨论关于静电技术⽣产纳⽶纤维的发展趋势。
然⽽，据我们所知，关于PAN-based CNFs研究的不同的技术和PAN-based CNFs 在诸多不同领域中的应⽤，如图1，对PAN基碳纳⽶纤维的整体批判性的评价没有过评论。
高性能润滑材料多烷基环戊烷的研究进展
高性能润滑材料多烷基环戊烷的研究进展赵文杰;曾志翔;王立平;乌学东;陈建敏;薛群基【摘要】介绍高性能润滑材料多烷基环戊烷(MACs)作为基础油和边界润滑薄膜的发展概况及发展现状,阐明MACs摩擦性能优于其他润滑材料的作用机制及末端基团功能化、添加纳米颗粒、表面织构化、构筑双层薄膜等改善MACs摩擦学性能的方法途径及机制,指出当前MACs作为高性能润滑材料存在的问题及将来的研究趋势.%The main progress and current status of the research on Multiply-Alkylated Cyclopentanes( MACs)used as lu bricant oil and boundary film was summarized. Several methods including function of terminal group, nanoparticle additives , surface texture and design of bilayer structure used to improve the tribological performances of MACs based oil and boundary film were illustrated. It was pointed out that the problem existed now and more efforts should be made with respect to the research on MACs as high performance lubricant.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2012(037)002【总页数】7页(P117-123)【关键词】多烷基环戊烷;润滑油;润滑薄膜;纳米颗粒添加剂;织构化;双层膜【作者】赵文杰;曾志翔;王立平;乌学东;陈建敏;薛群基【作者单位】中科院宁波材料技术与工程研究所,宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室,浙江宁波315201;中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000;中科院宁波材料技术与工程研究所,宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室,浙江宁波315201;中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000;中科院宁波材料技术与工程研究所,宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室,浙江宁波315201;中科院宁波材料技术与工程研究所,宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室,浙江宁波315201;中科院宁波材料技术与工程研究所,宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室,浙江宁波315201【正文语种】中文【中图分类】TG14614液体润滑剂具有很多优点，如自我修复性能;不产生不可预测的固体杂质，且可以带走磨损物;在弹流区的摩擦力矩小、磨损低;机械噪声小;容易补充;对环境因素不敏感等［1－2］。
聚酰亚胺
热固性聚酰亚胺研究进展摘要：热固性聚酰亚胺作为一类先进的基体树脂，在航空航天、印制电路板、高温绝缘材料等领域的应用不断扩大。
相对于热塑性聚酰亚胺来说，热固性聚酰亚胺具有更好的可加工性能。
而且，其加工窗口温度可通过变换不同反应性端基来实现。
若选用合适的反应性端基，其在固化时无小分子挥发物放出。
对热固性聚酰亚胺的研究现状分类作了综述，对降冰片烯、烯丙基降冰片烯、乙炔基、苯乙炔基、马来酰亚胺、苯基马来酰亚胺、苯并环丁烯等封端型热固性聚酰亚胺的研究进展进行了重点阐述。
【1】。
关键字：聚酰亚胺热固性封端剂发展概述当世界上对芳环和杂环结构的高温聚合物的研究仍然相当活跃，尤其在高技术材料领域离不开高温聚合物的开发，如聚苯硫醚、聚醚矾、聚苯并咪哇、聚苯并唾哇、聚苯并哇、聚唾握琳和聚酰亚胺等，其中最为成功的材料数聚酸亚胺。
聚酰亚胺原料易得价廉，机械性能、电学性能和摩擦性能等优异，被广泛应用于各个领域，其形式可以是纤维、薄膜和塑料等，其中用作复合材料的树脂基体成为重要的一部分。
聚酰亚胺的复合工艺通常是把聚酞胺酸溶于极性溶剂如N一甲基毗咯烷酮、二甲基甲酞胺，用其浸渍纤维，最后亚胺化并压制成品。
由于溶剂存在(亲和性好，极难除尽)会引起增塑，环化产生的水易导致形成多孔材料，影响最终材料的高温性能，因此，热固性聚酰亚胺引起研究者极大兴趣。
热固性聚酰亚胺是一种含有亚胺环和反应活性端基的低分子量物质或齐聚物，在热或光引发下发生交联而无小分子化合物放出。
按其结构可分为：降冰片烯封端的聚酰亚胺、乙炔封端的聚酰亚胺、苯并环丁烷封端的聚酰亚胺和马来酸醉封端的聚酸亚胺。
众所周知，环氧树脂加工性能优良，但温/湿性能差，而热固性聚酰亚胺兼有优异的耐热性能和加工性能，近几年来发展迅速。
人们预言热固性聚酰亚胺将替代环氧树脂，把材料的性能等级提高一步。
以下就热固性聚酰亚胺发展、应用和前景作些讨论【23】。
聚酰亚胺的研究进展含乙炔基封端的聚酰亚胺乙炔基封端的聚酰亚胺含乙炔基封端剂主要是含乙炔基的芳香单胺和单酐。
轴承套的材料
轴承套的材料轴承套作为机械设备中重要的零部件，其材料选择直接影响着设备的使用寿命和性能。
在工程设计中，轴承套的材料选择需考虑到承受的载荷、工作环境、摩擦系数等因素，以确保轴承套能够正常工作并具备良好的耐磨性和耐腐蚀性。
本文将就轴承套的材料进行详细介绍，以便工程师和设计者在实际应用中能够做出正确的选择。
1. 铜合金。
铜合金是一种常见的轴承套材料，其优点在于良好的导热性和耐磨性，适用于高速旋转和高负荷的工作条件。
铜合金通常添加了锌、铝、锡等元素，以提高其硬度和耐腐蚀性。
在一些要求较高的场合，还可以通过表面处理提高其耐磨性和耐蚀性。
2. 铝合金。
铝合金轴承套具有重量轻、导热性好的特点，适用于高速旋转和低负荷的工作条件。
铝合金轴承套通常采用硬质阳极氧化处理，以提高其表面硬度和耐磨性。
但是，铝合金轴承套的耐腐蚀性较差，不适用于腐蚀性环境。
3. 聚合物。
聚合物轴承套主要包括尼龙、聚四氟乙烯（PTFE）等材料。
聚合物轴承套具有自润滑性能，摩擦系数低，适用于高速旋转和低负荷的工作条件。
此外，聚合物轴承套还具有良好的耐腐蚀性和吸振性能，适用于一些特殊环境和要求较高的场合。
4. 钢。
钢轴承套通常采用碳钢、合金钢等材料，具有良好的强度和硬度，适用于高负荷和高速旋转的工作条件。
钢轴承套的表面通常进行硬化处理，以提高其耐磨性和耐腐蚀性。
但是，钢轴承套的导热性较差，不适用于要求较高导热性能的场合。
5. 复合材料。
复合材料轴承套是近年来发展起来的一种新型材料，通常由金属基体和聚合物基体复合而成。
复合材料轴承套综合了金属和聚合物的优点，具有良好的导热性、耐磨性和耐腐蚀性，适用于各种工作条件。
此外，复合材料轴承套还具有良好的自润滑性能，能够减少润滑剂的使用，降低维护成本。
综上所述，轴承套的材料选择需根据具体的工作条件和要求来进行合理的选择。
不同的材料具有各自的优缺点，工程师和设计者应根据实际情况进行综合考虑，以确保轴承套能够正常工作并具备良好的性能。
碳纳米管在聚合物摩擦材料中的应用
备 了 Ｐ 单壁碳纳 米管 （ ＷＣ Ｔ） Ｉ ／ Ｓ Ｎ 复合 薄 膜和 纯 Ｐ 薄 膜 ， Ｉ 并
研 究 了两 种 薄 膜 的 摩 擦 磨 损 性 能 。结 果 发 现 ， 种 薄 膜 均 可 两
降 低 纯 硅 衬 底 的摩 擦 系 数 ， 高 纯 硅 衬 底 的 使 用 寿 命 ； 然 提 虽
层， 这种 富勒烯衍 生物 的结 构与 聚合物 链相 似 ， 具有 传统 纤
维 无 法 比拟 的优 异 特 性 ｊ 因此 ， 合 物 基 Ｃ Ｔ 复 合 材 料 。 聚 Ｎｓ
Ｐ／ ＷＣ Ｔ复合 薄膜 的摩擦 系数 稍 高于 Ｐ 薄 膜 ， 其磨 损 ＩＳ Ｎ ｌ 但
寿命 远 长 于 Ｐ 薄 膜 ， 概 为 Ｐ 薄 膜 的 两 倍 以 上 。Ｃ ｉＨ ｉ ｌ 大 Ｉ ａ ｕ
性能 、 热稳定性 、 辐射 性和 自润滑性能 ， 耐 不仅经常应用于 高 温、 高压等苛刻条件 ， 而且 在摩擦 学领域 也具 有较 为广泛 的 应用 。使 用 Ｃ Ｔ 对 Ｐ 进行复合改性可 以进一步提 高其 Ｎｓ Ｉ 摩擦磨损性能 。Ｎ．ａｙｎｒｙｎ 等 在 纯硅衬底 上分别 制 Ｓｔａａａａａ
耐磨 材 料 的 添 加 剂 ， Ｎ ｓ 着 巨 大 的 应 用 前 景 。 目前 ， Ｎ ｓ ＣＴ有 Ｃ Ｔ 增 强 复 合 材 料摩 擦 性 能 的 研 究 主要 集 中 在 聚 合 物 、 属 以及 金 无 机非 金 属 材 料 方 面 ， 究 工 作 已 取 得 了 一 定 的 成 效 ， 制 研 为
合 物 ／ Ｎ ｓ 擦 材 料 今 后 的研 究 方 向 。 ＣＴ摩
摩擦材料是轴 承 、 制动器 、 离合器等使用 的一种材料 ， 它 必须具有耐磨性 强 、 用负 荷高 、 使 工作 可靠 性强 等特 点 。虽
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料是一种由聚合物基体（如聚合物树脂）和强化材料（如纤维、颗粒等）组成的复合材料。
这种复合材料结合了聚合物的可塑性和强度，以及强化材料的刚度和强度，具有优异的力学性能和工程性能。
聚合物基复合材料的制备通常包括以下几个步骤：
1. 选择合适的聚合物基体，常用的包括聚丙烯、聚酯、环氧树脂等。
2. 选择适当的强化材料，常用的有玻璃纤维、碳纤维、纳米颗粒等。
3. 基体和强化材料进行混合，可以通过热压、挤出、注塑等方法将它们混合在一起。
4. 根据需要进行后续的加工和成型，如冷却、切割、修整等。
聚合物基复合材料具有许多优点，包括：
1. 轻质高强度：与金属相比，聚合物基复合材料具有较低的密度和较高的强度，可以实现轻量化设计。
2. 耐腐蚀性：聚合物基复合材料对化学品和湿气的腐蚀性能较好，不容易受到腐蚀和氧化。
3. 良好的耐热性：聚合物基复合材料通常具有较高的耐热性和耐高温性能。
4. 良好的绝缘性能：聚合物基复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气和电子领域。
5. 自润滑性：聚合物基复合材料中的聚合物基体可以提供良好的自润滑性能，减少了摩擦和磨损。
由于聚合物基复合材料具有以上优点，因此广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子、医疗等领域，成为现代工程材料中的重要一类。
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第 1 页 聚合物基自润滑材料的研究现状和进展 由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料发展现状。指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。 论文:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损 1、 聚醚醚酮(PEEK) 1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点 聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等 恶劣环境下使用。因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可第 2 页
添加颗粒增强型材料或进行特种表面处理等离子体处理等。当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。 1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究 章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果表明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。 张人佶等[7,8]利用扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等分析手段系统的研究了聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的滑动转移膜,结果表明:纯聚醚醚酮(PEEK)在滑动摩擦过程中形成不连续的转移膜。聚四氟乙烯(PTFE)的光滑分子结构有助于使转移膜更光滑,固体润滑效果也更好。在PEEK/FC30中,不仅加入PTFE,而且加入具有层状结构的石墨,碳纤维磨损后的石墨也同时进入转移膜,使得转移膜的强度和韧性更好,寿命提高。 1.3 聚醚醚酮的应用 第 3 页
聚醚醚酮(PEEK)是一类倍受欢迎的耐磨减摩材料,其承载能力和耐磨性比较强,温度对其摩擦磨损性能及机械性能影响也不大。这类自润滑复合材料可用于制作飞机上的耐热、耐有机溶剂的连接件,汽车轴承支架、活塞密封、发动机的传动装置,精密电子设备等零部件。但由于聚醚醚酮(PEEK)本身的价格高且成型加工困难,在普通的工程应用中受到了很大的限制[9]。 2 聚四氟乙烯(PTFE) 2.1聚四氟乙烯(PTFE)低摩擦系数特点 聚四氟乙烯(PTFE)是一种耐热性聚合物,其分子结构规整、静摩擦系数很小。当聚四氟乙烯(PTFE)与其它物体对摩时,由于聚四氟乙烯(PTFE)大分子容易被拉出结晶区,因而在摩擦之初就向对摩面转移,以库伦力和范德华力在对摩面上形成一层20~30nm厚的薄膜,这层薄膜的大分子按滑动方向高度取向,从而摩擦系数很低[10]。另外,在摩擦过程中还会发生摩擦化学反应,能够影响转移膜的生成及其完整性[11]。由于聚四氟乙烯(PTFE)的表面能极低,其转移膜在对摩面上的附着性较差,导致聚四氟乙烯(PTFE)做摩擦材料时具有严重的磨损。同时,由于聚四氟乙烯(PTFE)的弹性模量小而线膨胀系数大,承载能力低,使其作为摩擦件使用受到了限制。为了改善聚四氟乙烯(PTFE)的耐磨性,许多学者进行了卓有成效的研究工作。目前对聚四氟乙烯(PTFE)进行改性的方法第 4 页
主要有两个方面:一方面通过碱金属溶液、辉光放电以及等离子体对聚四氟乙烯(PTFE)材料表面进行改性处理;另一方面通过向聚四氟乙烯(PTFE)内填充纤维、无机粉末和有机高分子填料完成改性。这些填料的加入,除了提高了聚四氟乙烯(PTFE)的耐磨性以外,还可以提高其硬度和刚度使制品具有良好的抗蠕变性和尺寸稳定性[12]。 2.2 对聚四氟乙烯(PTFE)摩擦性能的研究 张招柱等人[13]采用3种金属氧化物对聚四氟乙烯(PTFE)进行改性,实验发现,添加Pb3O4使聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦系数略有增大,而添加Pb3O4或Cu2O都能使聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦系数有所减小,其中以Pb3O4的减摩效果较好。这3种材料在负荷低于300N时,摩擦系数始终随负荷的增大而减小。3种填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的耐磨性都远比纯PTFE的好,均随负荷的增大而增大,其中以Pb3O4的减磨效果最好。 文献[14]还研究了Cu, Pb及Ni 3种不同金属颗粒对PTFE进行改性的影响,发现Ni增大了复合材料的摩擦系数,而Cu及Pb则降低了复合材料的摩擦系数,但摩擦系数减小的幅度不是很大。金属填料大大改善了复合材料的耐磨性,使其磨损量比纯PTFE材料降低了1-2个数量级,其中:Cu的减磨效果最好,Ni的效果次之,Pb的效果最差。 张招柱等人[15,16]用稀土化合物CeO2、CeF2和La2O3填第 5 页
充PTFE复合材料,发现这些化合物能使PTFE的耐磨性显着提高。 杨文光等人[17]以碳纤维增强 PTFE制成自润滑轴承,这种轴承自润滑性好、耐磨性高而且具有优良的防污染性和防腐蚀性,能把灰尘、金属等微粒包容于PTFE的界面以下,减少了对摩擦副之间的磨损。 文献[18]对碳纤维、玻璃纤维及钛酸钾K2Ti6O13晶须增强PTFE复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对磨时的磨损性能进行了研究,发现玻璃纤维的减磨效果最好,K2 Ti6O13晶须的减磨效果最差。 杨生荣等人[19]用金属纤维FST和FCu对PTFE进行改性,结果如下:2种纤维增强对摩擦系数的影响都不大,往复次数增多,PTFE + 30 %FST复合材料的摩擦系数有所上升,PTFE +30 %FCu复合材料的摩擦系数略有下降。 黄丽等人[20]研究了碳纤维不同混合方式对PTFE复合材料性能可产生重要影响,研究发现,从力学性能上看,气流混合试样的冲击强度比机械混合试样提高了13%,两者硬度差别不大,但气流混合试样的磨耗量也增加了39%。另外,还考察了碳纤维长度的不同对摩擦系数的影响,随着碳纤维长度的增大,PTFE复合材料的摩擦系数增加。这主要是由于随碳纤维长度的增加,在机械混合的过程中,纤维容易形成絮团吸附物,因而在压制的过程中,就会使得制品表面的坑洼程度第 6 页
大,使制品的粗糙度增加,在与金属件对磨时,机械啮合和切削碰撞就比较显着,导致滑动困难,使摩擦系数增大,同时磨耗量相应增大。 2.3聚四氟乙烯(PTFE)的应用 聚四氟乙烯(PTFE)自润滑复合材料在常规环境下具有较优异的摩擦磨损性能,因而它的应用范围比较广泛,可以作为轴承、导轨、滚动轴承保持架、活塞环和叶片等。需要指出的是,通常所说的PTFE的摩擦系数为0.104,是指PTFE自摩擦时,而且是在新打磨的表面上以低于0.1011m/s的速度进行滑移时才能获得的。在0.15~4m/ s 的速度范围内,PTFE的摩擦系数为0.12左右。另外,PTFE基自润滑复合材料与金属相比,存在线膨胀系数较大、导热性较差的缺陷。 3 聚酰亚胺(PI) 3.1聚酰亚胺(PI)的摩擦学性能 聚酰亚胺(PI)的摩擦性能仅次于聚四氟乙烯(PTFE),在干摩擦下与金属对摩时,可以向对摩面发生转移,起到自润滑作用,并且静摩擦系数与动摩擦系数很接近,防止爬行的能力好。根据聚酰亚胺(PI)固体润滑摩擦学特性的不同,Fusaro[21]将聚酰亚胺(PI)分为两类:第1类 PI具有较低的摩擦系数,但磨损率较高,在摩擦过程中,粘着磨损占主导地位,表面层脆,断裂后产生较大的磨屑覆盖于膜痕表面;第2类PI具有较高的摩擦系数,但磨损率较低,磨损表面较粗糙,磨痕边缘粘附细微磨屑。PI的磨损有以下两种情况第 7 页
[22]:①PI在摩擦过程中因粘着、犁耕、微切削等作用而逐渐磨损,导致底材暴露而失效;②PI很快磨损至与金属底材相结合的界面层,然后形成一薄层润滑膜,并能维持很长一段时间的低摩擦磨损。由于PI在实际使用过程中均要加入各种润滑填料,因此PI复合材料的磨损过程大部分表现为第②种情况。 3.2聚酰亚胺(PI)的改性处理 为了得到理想的摩擦磨损性能,人们用石墨、MoS2以及玻璃纤维对PI进行改性。杨生荣等人[23]通过离子注入的方法对PI进行改性来提高材料的耐磨性,如分别将 N+和Fe+离子注入芳香PI薄膜,结果降低了钢对PI膜的摩擦系数。这是由于离子加入可以有效的改善 PI膜的自润滑性能,可以提高聚合物的硬度,增大交联度,降低其与钢摩擦时的粘着,从而提高聚合物的耐磨性。此外离子注入过程中通常会在被注入物质的表面形成一层极薄的无定型碳膜,同时也起到一定的润滑作用。所得复合材料除了具有优异的摩擦磨损性能外,还具有良好的机械性能,常用来制作耐高温和高真空的自润滑轴承、压缩机活塞环、密封圈和齿轮等。 展望 高聚物基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,克服了普通聚合物的一些缺点,正逐步取代传统的金属材料,成为摩擦磨损材料的全新的发展方向之一。