環(huán)境溫度和濕度對改性PTFE三層復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響.pdf

1、由于聚合物材料對溫度、濕度的特殊敏感性，因此，在眾多的服役條件下溫度和濕度這兩個因素，對其摩擦學(xué)特性的影響尤為突出，并直接關(guān)系到其使用性能和壽命。本文系統(tǒng)闡述了聚合物基復(fù)合材料在不同溫度、濕度條件下的摩擦學(xué)特性，并細(xì)致分析了其影響的機(jī)理，對于聚合物基復(fù)合材料的科學(xué)研究和工程應(yīng)用都有很好的借鑒價值和指導(dǎo)意義。 本論文以改性PTFE三層復(fù)合材料為研究對象，制備了一種含PI的改性PTFE三層復(fù)合材料(代號P02)，并選取了一種不含PI

2、的高性能商品化配方(代號P01)以作對比。選擇了一系列環(huán)境溫度20℃、60℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃，系統(tǒng)地考察了材料的摩擦磨損性能。試驗、分析結(jié)果表明：兩種試樣的摩擦系數(shù)均隨環(huán)境溫度的升高而下降，且在200℃以上摩擦系數(shù)隨溫度升高下降明顯；兩種試樣的磨損量在20℃時出現(xiàn)一個反常的稍高現(xiàn)象，這與19℃時PTFE的晶型轉(zhuǎn)變有關(guān)；此后隨環(huán)境溫度的升高磨損量顯著增大。從摩擦磨損的數(shù)值來看，P01比P02性能稍優(yōu)；但在

3、高溫情況下，P02的磨損穩(wěn)定性較好，說明PI對材料的高溫性能有明顯的改善作用。在不同環(huán)境溫度下的摩擦磨損機(jī)理是：20℃時出現(xiàn)一個反常的稍高現(xiàn)象，這與19℃時PTFE的晶型轉(zhuǎn)變有關(guān)，但其主要磨損方式是正常的粘著轉(zhuǎn)移十疲勞磨損；20～200℃是屬于正常磨損，主要磨損方式是正常的粘著轉(zhuǎn)移+疲勞磨損+少量剝落；200～300℃的主要磨損方式是大變形狀態(tài)下大量的粘著轉(zhuǎn)移；300℃以上是材料的熔融和變形狀態(tài)下的大量的粘著轉(zhuǎn)移。 論文還選擇了

4、一系列環(huán)境濕度15％、45％、60％、75％、100％，系統(tǒng)地考察了不同環(huán)境濕度下改性PTFE三層復(fù)合材料的摩擦磨損性能。試驗、分析結(jié)果表明：在環(huán)境濕度為15％～75％的范圍內(nèi)，改性PTFE三層復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨濕度增加而增大，濕度為100％時摩擦系數(shù)明顯減?。荒p量隨濕度增加先減小后增大，磨損量最小的狀態(tài)出現(xiàn)在濕度既不太高又不太低的中間濕度點分別為45％和60％，與試驗時的大氣濕度相當(dāng)。比較P01和P02的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然P01試樣的

5、摩擦系數(shù)總體稍低，但磨損量較大，顯示了P01對濕度的敏感性稍大。由此說明，PI的加入可能有助于改善改性PTFE三層復(fù)合材料在不同濕度下摩擦學(xué)性能的穩(wěn)定性。在不同濕度下的磨損結(jié)果觀察分析表明，其磨損方式以疲勞剝層磨損為主。水汽的存在，一方面存在一定的潤滑作用，另一方面，基體半晶區(qū)以及填料的吸水會對基體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。所以在低濕度下，隨濕度增加，潤滑作用明顯，因此會減小磨損，但因削弱了轉(zhuǎn)移膜的形成，所以摩擦系數(shù)并未降低；在較高濕度下，隨濕