聚酰胺共混物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與摩擦學(xué)性能關(guān)系的研究.pdf

1、聚合物共混物由于組成的多樣性及組分問的相互作用等，具有比單一聚合物更復(fù)雜的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，如相結(jié)構(gòu)、各組分晶型及結(jié)晶度等，這些因素均影響聚合物共混體系的摩擦磨損性能，從而影響其在摩擦學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。然而迄今為止，關(guān)于聚合物共混物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與摩擦學(xué)特性關(guān)系的研究還未深入展開。 本論文選擇聚酰胺(PA46)和高密度聚乙烯(HDPE)為基體，通過改變?cè)鋈輨〩DPE-g-MAH的含量和兩組分體積比制備出具有不同相結(jié)構(gòu)和組分結(jié)晶狀態(tài)的PA46

2、／HDPE共混物。采用M-200型磨損試驗(yàn)機(jī)考察了共混物的摩擦學(xué)性能；應(yīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了磨屑、甲酸刻蝕后的轉(zhuǎn)移膜及磨損表面形貌并輔以能量色散譜(EDS)對(duì)刻蝕前后的轉(zhuǎn)移膜進(jìn)行表面元素分析；利用紅外(FT-IR)、X射線衍射(XRD)和差示掃描熱分析(DSC)等手段對(duì)共混物的相結(jié)構(gòu)、組分的結(jié)晶度和晶型等進(jìn)行分析表征。最后關(guān)聯(lián)PA46、PA46／HDPE共混物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與摩擦學(xué)性能的關(guān)系，探討了相結(jié)構(gòu)和PA46晶型對(duì)共混物

3、摩擦學(xué)性能影響的作用機(jī)制，得到了以下具有一定創(chuàng)新意義的研究結(jié)果： 1.不同組份比例的PA46／HDPE的磨損不同，隨著PA46含量的從20v01．％增大到80v01．％，材料的磨損呈現(xiàn)從接近HDPE磨損體積先升高，又降低的復(fù)雜變化趨勢(shì)。PA46／HDPE的摩擦系數(shù)和組份比例無直接依賴關(guān)系，共混物的摩擦系數(shù)基本相同，其值相似于純HDPE的0．20。 2．隨著組份比例的不同，共混物中PA46的結(jié)晶度和晶型發(fā)生顯著變化而導(dǎo)致材

4、料具有不同的磨損性能。PA46為α和β晶型時(shí)，強(qiáng)的分子問氫鍵作用抑制了本體大尺寸磨屑的形成和剝落，降低了材料的磨損；PA46為γ晶型時(shí)，弱的分子間氫鍵作用使大尺寸磨屑易于形成而導(dǎo)致較大的磨損。 3．PA46形成了兩類尺寸明顯不同的磨屑，即長為2～3mm，寬為200～300~m的帶狀磨屑和直徑約50p．m，長為幾十～幾百μm的棒狀磨屑。帶狀磨屑是PA46在摩擦剪切力的作用下由摩擦表面直接剝落而產(chǎn)生的；大尺寸磨屑和轉(zhuǎn)移膜在摩擦剪切力

5、和摩擦熱作用下形成了尺寸較小的棒狀磨屑。 4．PA46在對(duì)偶鋼環(huán)表面形成了平行于摩擦方向的絲帶狀、不連續(xù)轉(zhuǎn)移膜，同時(shí)在磨損表面存在平行于摩擦方向的絲帶狀物質(zhì)，認(rèn)為是從鋼環(huán)上轉(zhuǎn)移至磨損表面上的轉(zhuǎn)移物。 5．與本體相比，PA46的磨屑和轉(zhuǎn)移膜的結(jié)晶區(qū)比例下降，這是在摩擦力和摩擦熱的作用下，PA46的熔融再結(jié)晶不完善所導(dǎo)致的。 6．增容劑HDPE-g-MAH可以有效改善PA46與HDPE的相容性和力學(xué)性能。當(dāng)增容劑含量

6、小于5％時(shí)，隨著體系相容性的提高，PA46／HDPE的磨損降低，但過量增容劑造成的增塑效應(yīng)使材料的磨損增大。材料的摩擦系數(shù)不隨HDPE-g-MAH含量的改變而產(chǎn)生變化。 7．增容劑增強(qiáng)了共混物組份間的結(jié)合力，導(dǎo)致PA46對(duì)HDPE的拖曳作用增大，這種效果有效抑制了共混物本體在摩擦剪切作用下造成大量剝落的情況，降低了材料的磨損。 8．摩擦過程中，PA46／HDPE向?qū)ε及l(fā)生了整體轉(zhuǎn)移，使轉(zhuǎn)移膜具有與本體相似的相結(jié)構(gòu)。與HD