滑块用混杂改性聚甲醛自润滑复合材料的研究

发布时间：2020-08-25 08:31

【摘要】：随着人们环保意识的逐渐增强,性能优异、绿色环保的复合材料越来越受到欢迎。研制具有优良机械性能、摩擦磨损性能、质优价廉和环境友好的滑块具有重要意义。由于天然植物纤维具有性价比高、可完全降解、质轻等优异特性被广泛用于复合材料的制备。本论文采用用熔融挤出-注塑成型方法,以漆籽壳纤维、钛酸钾晶须(PTW)作为填充材料改性聚甲醛(POM)制备了一系列POM复合材料,研究了漆籽壳纤维及PTW质量分数对复合材料的吸水率、流动性、力学性能和摩擦学性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅利叶红外光谱仪(FTIR)分别表征了复合材料的冲击断面、摩擦磨损表面结构与表面处理对纤维分子结构变化的影响。得到以下结论:1对漆籽壳纤维进行预处理,碱液处理可以破坏漆籽壳纤维表面的羟基,使纤维表面变得粗糙;硅烷偶联剂处理过程中,硅烷与纤维发生了化学结合;硅烷偶联剂使PTW分散性得到提高。2漆籽壳纤维/POM复合材料的冲击强度随纤维质量分数增大先上升后下降,纤维含量20%时达到最大值;随着纤维含量的增加复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈下降趋势;复合材料的摩擦系数和磨损量随纤维含量的增加均降低。3 PTW/POM复合材料的拉伸强度和弯曲强度随PTW质量分数增大先上升后下降,15%PTW含量时达到最大值;PTW降低了材料的冲击强度,但15%含量时冲击强度高于其他含量;PTW降低了复合材料的摩擦系数,增加了磨损量;由以上结果可知15%PTW+POM复合材料的综合性能较优,在此基础上制备混杂改性复合材料。4对15%PTW+漆籽壳纤维+POM混杂改性复合材料的测试结果表明,15%PTW+15%漆籽壳纤维+POM复合材料的拉伸强度、弯曲强度比15%漆籽壳纤维/POM复合材料分别提高了23.37%、18.2%,但仍略低于POM;冲击强度比15%漆籽壳纤维/POM复合材料提高了8.72%,比POM提高了144.5%;摩擦系数和磨损量分别比POM降低64.79%、53.91%。15%PTW+15%漆籽壳纤维+POM复合材料的摩擦磨损性能和冲击性能有显著改善,但是作为滑块使用,复合材料的机械强度有待进一步提高。5漆籽壳纤维提高了复合材料的熔体流动速率和吸水率;PTW对复合材料的流动性有一定的抑制作用。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33
【图文】：

摩擦学性能,摩擦系数,树脂基体,摩擦性能

因此PTW不利于改善材料的冲击强度。3.2.3 PTW/POM复合材料的摩擦学性能图3.4 不同百分比PTW/POM复合材料的摩擦学性能 (a) 摩擦系数 (b) 磨损量为考察PTW含量与POM树脂基体间的摩擦性能关系，在200N载荷下对复合材料进行了摩擦磨损测试，试验结果如图3.4所示。从图3.4(a)看出，添加PTW可以降低POM的摩擦系数，10%PTW/POM复合材料具有最低的的摩擦系数，低于纯POM约12.3%，但添加更多的PTW时，却增大了摩擦系数。这是因为当材料中含有较少的PTW时

红外光谱图,红外光谱图,预处理,纤维

基体对纤维的浸润性不足，就会在界面处产生缺陷，界面处出现应效地传递载荷[54]，材料抵抗外力的能力下降。植物纤维自身比较容易备的复合材料吸水性也会增强，纤维含量越多吸水量也越大，这会影性能，但是纤维含量太低改性果就会不明显，因此有必要研究复合材与植物纤维改性复合材料性能之间的关系。采用碱-硅烷偶联剂对漆籽壳纤维进行预处理，然后按照10%、15%、通过熔融共混法制备漆籽壳纤维/POM复合材料，并对漆籽壳纤维/PO性能和摩擦磨损性能进行研究分析，探讨漆籽壳纤维添加量与漆合材料性能之间的关系。籽壳纤维的表征表面处理前后漆籽壳纤维的FT-IR分析

红外光谱图,表面预处理,纤维表面,扫描电镜照片

三个光谱在3100-3600cm-1间出现了很宽的吸收峰，是漆籽壳纤维分子内的羟基(-OH往复振动引起。未处理纤维在1740cm-1处出现了吸收强度较大的尖峰，这个尖峰是半纤维素中的C=O共价键往复振动所引发的，而经过两种方法处理的纤维在此处的峰强变弱，这说明可能是碱液将部分半纤维素溶解；在2920cm-1处，与未处理纤维相比，经过处理的纤维峰强减弱，这是纤维经过预处理后脂肪酸和半纤维素的含量减少了[55]；与理前漆籽壳纤维相比，NaOH处理漆籽壳纤维的红外光谱图没有明显变化，可见NaOH纤维的化学结构影响不大。经过NaOH-KH-550复合改性处理的纤维，在820cm-1处出现了比较明显的吸收峰，此峰与-Si-C键相关，表明水解后的KH-550与纤维表面分子发生反应吸附在纤维表面；在950cm-1处的吸收峰是Si-O-Si键发生伸缩振动所引起的，这说明水解后的KH-550与纤维表面的羟基发生了反应[56]。4.1.2 表面处理对漆籽壳纤维表面形态的影响

【参考文献】