CF-PTFE混編織物自潤滑復(fù)合材料性能研究.pdf

1、纖維增強聚合物基復(fù)合材料具有摩擦因數(shù)低、制備工藝靈活等優(yōu)點，其強度也可以與一般金屬材料相媲美?；趶?fù)合材料的優(yōu)異系能，將其應(yīng)用于重載滑動螺旋副，不僅克服了滾動螺旋副承載能力低、成本高、工藝流程復(fù)雜等諸多缺點，同時大大降低了滑動螺旋副的摩擦因數(shù)，有效地提高了其傳動效率。
　　本文以碳纖維混編聚四氟乙烯（CF/PTFE）復(fù)合材料的制備和研究為基礎(chǔ)，通過對CF/PTFE混編復(fù)合材料的摩擦磨損性能及相關(guān)機械性能進(jìn)行測試及研究，獲得一種綜合

2、性能較好、減摩耐磨性優(yōu)異的混編織物增強復(fù)合材料，并制備以上述材料為襯層的傳動螺母，測試其傳動性能。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　本研究中CF/PTFE混編平紋布中PTFE長纖維混編方式根據(jù)PTFE和碳纖維線密度進(jìn)行測算，按一定比例從碳纖維平紋布經(jīng)緯兩個方向進(jìn)行混編。復(fù)合材料樹脂基體選用環(huán)氧樹脂；自潤滑成分有石墨、二硫化鉬、滑石粉、短切碳纖維；固化劑采用4-4’二氨基二苯甲烷；其他添加劑包括稀釋劑和增塑劑。采取手糊層壓法并通過一定的

3、高溫固化體系制備復(fù)合材料。
　　對混編復(fù)合材料摩擦性能進(jìn)行了相關(guān)研究：首先研究了0％-20%PTFE質(zhì)量分?jǐn)?shù)混編復(fù)合材料稀油潤滑下的摩擦性能。結(jié)果表明，隨著PTFE質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，混編復(fù)合材料摩擦因數(shù)逐漸下降。為揭示PTFE含量對復(fù)合材料摩擦性能影響機理，對碳纖維復(fù)合材料及20%PTFE混遍材料進(jìn)行進(jìn)一步研究。研究表明，在載荷為2000N時，從SEM形貌圖中看出，碳纖維復(fù)合材料主要表現(xiàn)為磨粒磨損，而20%PTFE混編復(fù)合材料磨損主

4、要集中在偶件和樹脂。研究了摩擦運動方向同纖維方向夾角度對摩擦因數(shù)的影響，結(jié)果表明，隨著夾角的增大，不同PTFE質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混編復(fù)合材料摩擦因數(shù)均有不同幅度上升。在干摩擦研究方面，主要研究了碳纖維復(fù)合材料及20%/PTFE混編復(fù)合材料的摩擦磨損性能。結(jié)果表明，碳纖維復(fù)合材料和20%PTFE混編復(fù)合材料摩擦因數(shù)最終分別穩(wěn)定在0.22和0.18。20%PTFE混編復(fù)合材料偶件表面出現(xiàn)含有采大量F元素的“轉(zhuǎn)移膜”，從而降低了材料的摩擦因數(shù)。

5、>　　機械性能方面，混編復(fù)合材料的沖擊強度和壓縮強度隨著PTFE質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加有所下降。同時研究了溫度對復(fù)合材料壓縮強度的影響發(fā)現(xiàn)，溫度對環(huán)氧樹脂固化體、添加自潤滑成分樹脂固化體壓縮性能影響比較大，而碳纖維復(fù)合材料壓縮強度隨溫度變化不明顯。
　　綜合以上研究發(fā)現(xiàn)，20%PTFE混編復(fù)合材料具有優(yōu)異的摩擦性能及良好的承載能力，故采用20%PTFE混編平紋布和碳纖維平紋布分別制備了鋼背襯層螺母，對比測試銅螺母及兩種復(fù)合材料襯層螺母傳動