聚苯硫醚摩擦復(fù)合材料的研究.pdf

1、聚苯硫醚(PPS)是迄今為止性價比最高、生產(chǎn)量最大的特種工程塑料，由于PPS具有優(yōu)良的綜合性能，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，市場需求量劇增。作為耐熱性高聚物基摩擦復(fù)合材料，開發(fā)與研究PPS摩擦復(fù)合材料勢在必行，探討與分析其摩擦磨損機(jī)理，具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。 本論文采用熔融共混法制備了PPS摩擦復(fù)合材料，研究了石墨、納米粒子、聚四氟乙烯(PTFE)及液晶聚合物(LCP)填充改性PPS復(fù)合材料，考察了材料的摩擦性能、力學(xué)性能，利用掃描

2、電境(SEM)觀測了材料的磨損表面、對摩面及脆斷面的微觀結(jié)構(gòu)與表面形貌，分析其摩擦磨損機(jī)理、粒子分散情況及兩相結(jié)構(gòu)，采用差示掃描量熱法(DSC)初步探討了填充改性劑對材料結(jié)晶的影響。 通過本論文的研究工作，得到了如下研究成果和結(jié)論： (1)成功地制備了性能優(yōu)異的PPS摩擦復(fù)合材料，能夠滿足工程摩擦制件在苛刻環(huán)境下的使用要求。目前，我們的研究成果PPS摩擦復(fù)合材料已獲專利授權(quán)，并被推向了實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用。 (2)考察

3、了填充劑石墨的含量與粒徑對PPS復(fù)合材料摩擦性能的影響，結(jié)果表明：石墨的添加有利于改善材料的摩擦性能，但以納米石墨填充PPS為宜，含量應(yīng)不超過10％。將石墨填充到PPS中，材料的對摩面上形成了轉(zhuǎn)移物，材料以磨粒磨損為主。通過DSC測試，發(fā)現(xiàn)添加納米石墨之后，納米石墨起到成核劑的作用，材料的結(jié)晶度及結(jié)晶速率都提高了。在PPS中添加納米Al<,2>O<,3>(或納米SiO<,2>)有利于降低材料的摩擦系數(shù)，但納米粒子不易分散，極易團(tuán)聚，對材

4、料的摩擦性能及力學(xué)性能有影響。納米粒子經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，材料的摩擦性能變化不大，但由于納米粒子與基體粘結(jié)性明顯得到提高，材料的力學(xué)性能得到提高，材料以磨粒磨損為主。 (3)在復(fù)合材料中添加了無機(jī)粒子的基礎(chǔ)上，再添加20[％]的PTFE，材料的摩擦性能得到了明顯的改善，與PPS純樣相比，它們的摩擦系數(shù)及磨耗量都降低了近70[％]，材料以粘著轉(zhuǎn)移磨損為主。添加了PTFE和氟化石墨的PPS復(fù)合材料，由于氟化石墨的特殊結(jié)構(gòu)與作用，在與PT

5、FE的協(xié)同作用下，材料的對摩面上形成了致密而牢固的轉(zhuǎn)移膜，使得材料的摩擦性能得到明顯的改善。 (4)添加了PTFE和納米Al<,2>o<,3>(或納米Sio<,2>)的PPS復(fù)合材料，材料的對摩面上形成了結(jié)合牢固的小片狀轉(zhuǎn)移膜，由于納米粒子的犁耕及刻蝕作用，材料以磨粒磨損為主；納米粒子經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，納米粒子不易從基體中凸現(xiàn)或脫落出來，材料由磨粒磨損轉(zhuǎn)變?yōu)橐訮TFE起主要作用的粘著轉(zhuǎn)移磨損。在添加了20[％]PTFE和5[％]納

6、米石墨的基礎(chǔ)上，再添加了15[％]的玻璃纖維，材料的摩擦系數(shù)為O.18，磨耗量為3.Omg/120min，結(jié)果表明適量的玻纖對材料的摩擦性能影響不大，而玻纖的加入，材料的力學(xué)性能得到較大的提高，材料以玻纖的剝落磨損和磨粒磨損為主。 (5)通過電鏡觀察添加了PTFE和無機(jī)粒子的PPS復(fù)合材料的斷面形貌，發(fā)現(xiàn)材料都呈現(xiàn)出明顯的兩相結(jié)構(gòu)，其中球狀PTFE相以類似海島結(jié)構(gòu)的形式分散在PPS連續(xù)相中。同時，出現(xiàn)了無機(jī)粒子聚集在兩相之間的現(xiàn)

7、象，但納米無機(jī)粒子經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后及改變加料方式后這種現(xiàn)象又消失了。DSC測試表明，添加了PTFE及石墨的PPS復(fù)合材料中，石墨的添加有利于材料結(jié)晶速率的提高和PTFE結(jié)晶度的增大，而氟化石墨比普通潤滑石墨更有利于PPS及PTFE的結(jié)晶。 (6)將20[％]的TLCP添加到PPS中，材料的摩擦系數(shù)由PPS純樣的0.67降到0.42，磨耗量由18.2mg/120min降至8.2mg/120min。材料以粘著磨損為主，伴隨著一定的磨