基板及介質(zhì)對(duì)聚乙烯醇水凝膠摩擦行為的影響.pdf

1、采用冷凍解凍法制備了物理交聯(lián)的PVA水凝膠，并通過其與各種基板在水中和高分子溶液中的摩擦，考察了基板表面能、正壓力、滑動(dòng)速率、高分子(PEO)水溶液濃度以及高分子的分子量對(duì)PVA水凝膠摩擦行為的影響。利用凝膠摩擦的吸附一排斥模型以及標(biāo)度理論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。 研究表明對(duì)于具有吸附行為的摩擦體系，其粘彈—流體潤滑轉(zhuǎn)變區(qū)域均在10<'-3>～10<'-2>m/s之間，且隨正壓P的增加，摩擦機(jī)理發(fā)生改變時(shí)的滑動(dòng)速率—v<,f>向高

2、速區(qū)域移動(dòng)。以轉(zhuǎn)變區(qū)域?yàn)榉纸缇€，當(dāng)滑動(dòng)速率v低于該區(qū)域時(shí)，不同v下，摩擦應(yīng)力f對(duì)P的敏感性變化不大，且凝膠與基板間相互作用的差異并未影響f對(duì)P的敏感性。而當(dāng)v高于該區(qū)域時(shí)，f對(duì)P的敏感性增大。在低v下，f隨基板表面能γ的變化并不明顯。隨著v的增大，f隨γ的增大而逐漸增大。在摩擦機(jī)理未發(fā)生改變時(shí)，f對(duì)γ的敏感度隨著v的增大而增大。v<,f>隨γ的增大而向高速區(qū)移動(dòng)。 當(dāng)PVA凝膠浸入到PEO水溶液中，因滲透壓而發(fā)生體積收縮。相同濃

3、度下，PVA凝膠在分子量低的PEO-5水溶液中壓縮模量增大，而在分子量高的PEO-400水溶液中，壓縮模量變化不明顯。在稀溶液中，PVA凝膠的壓縮模量變化很??；而當(dāng)濃度達(dá)到c<'*>以上時(shí)，在低分子量PEO水溶液中，PVA凝膠的壓縮模量顯著增大。 PVA凝膠在PEO的c<'*>溶液中進(jìn)行摩擦?xí)r，由于PEO線團(tuán)會(huì)阻止PVA凝膠的blob與摩擦基板表面的吸附，使其在低v時(shí)的f比在水中摩擦?xí)r低，且未出現(xiàn)明顯f峰值點(diǎn)；高v時(shí)，f主要來源

4、于溶劑潤滑層流體的粘性流動(dòng)，其f與在水中的f基本相同。摩擦行為的不同與在PVA凝膠和摩擦基板間形成的受限空間中的PEO線團(tuán)的粘彈響應(yīng)有關(guān)。 在低滑動(dòng)速率區(qū)域，PVA凝膠的f隨濃度的增加而降低，亞濃溶液中(c>c<'*>)的f明顯小于稀溶液中(c)的f。高速滑動(dòng)區(qū)域，濃度影響較小。在亞濃溶液中，由于PEO分子鏈間的相互交疊甚至纏結(jié)，使得在較低的滑動(dòng)速率下即可形成流體潤滑層，f的變化與PEO亞濃溶液的剪切應(yīng)力隨剪切速率的