不同固体润滑填料对聚四氟乙烯性能的影响

发布时间：2024-10-24 20:24

　　 分别以体积分数均为25%的石墨（Gr）、二硫化钼（MoS₂）、氮化硼（BN）和氟化石墨（FG）四种固体润滑剂为填料,通过混料–冷压–烧结工艺制备了四种改性聚四氟乙烯（PTFE）材料,对比研究了材料的力学性能、导热性能和摩擦磨损性能。结果表明:四种填料均会使得PTFE的拉伸强度和断裂伸长率下降,压缩弹性模量、压缩强度和硬度上升;Gr填充的PTFE热导率最高,耐磨损性能最为突出,体积磨损率比纯PTFE降低了2个数量级,且摩擦系数仅为0.19;MoS₂填充的PTFE形成的转移膜最为均匀和致密,摩擦系数较纯PTFE略有升高,但数据波动性较小;BN填充的PTFE摩擦系数仅为0.17,但拉伸性能较差;FG虽然可以降低PTFE的摩擦系数,但改善耐磨损性能的效果较差;四种改性材料摩擦系数均低于0.25,说明四种润滑填料均可以使PTFE保持良好低摩擦特性。

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【部分图文】：

图2为几种填充PTFE材料的拉伸强度和断裂伸长率。由图中可知,不含填料的纯PTFE的拉伸性能最好,拉伸强度为68.1MPa,断裂伸长率为388%。含填料的PTFE拉伸性能明显恶化,拉伸强度由大到小分别为:PTFE/FG(56.4MPa),PTFE/MoS2(32.1MPa....

图4为固体润滑填料填充PTFE的摩擦系数和体积磨损率。如图4所示,纯PTFE的摩擦系数约为0.21,体积磨损率高达1.1×10–3mm3/(N·m),耐磨损性能较差。加入固体润滑填料(体积分数均为25%)后,PTFE的体积磨损率出现明显下降。含有Gr的PTFE耐磨损性能较为突出....

Gr,MoS2与BN三种填料均具有片层状的晶体结构,层间通过微弱的范德华力连接。在摩擦过程中,三种填料均容易脱出并转移至对磨的钢环表面,并逐渐形成转移膜(如图5所示)。由于片层间易受到剪切作用而发生滑移,因此三种填料可以对基体起到良好的润滑与保护作用,进而显著提升了PTFE的耐磨....

无论是宏观照片还是微观形貌(如图6),PTFE/MoS2形成的转移膜都最为均匀且致密,这解释了其摩擦系数曲线为何比较平稳。PTFE/Gr的转移膜上有许多Gr碎片,转移膜的致密程度不及PTFE/MoS2,但是PTFE/Gr摩擦系数较低,且热导率最高,这在一定程度上减弱了摩擦热的积累....

本文编号：4008177