聚四氟乙烯纤维编织自润滑复合材料的制备与性能研究

发布时间：2017-10-07 04:09

  本文关键词：聚四氟乙烯纤维编织自润滑复合材料的制备与性能研究

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【摘要】：聚四氟乙烯(PTFE)纤维织物自润滑复合材料是一种新型的固体自润滑材料,PTFE纤维织物在保留了PTFE材料低摩擦系数的同时,又拥有较高的机械强度。因而作为关节轴承内外圈之间的润滑层广泛应用在航空航天、汽车、大型机械等领域。本文以PTFE纤维与芳纶1414(Kevlar)纤维为原料,采用编织机织造出PTFE纤维织物,经过钠萘络合液表面处理、用酚醛-环氧胶黏剂与45#钢粘接固化处理制备成PTFE纤维织物自润滑复合材料。采用摩擦磨损试验机测试其摩擦系数和磨损量,研究PTFE纤维含量以及表面处理对复合材料的摩擦性能的影响。利用扫描电镜等手段对摩擦表面进行形貌表征,分析摩擦机理。并且将编织织物与成品织物衬垫材料进行对比分析。试验表明钠萘络合液表面处理能剥夺PTFE纤维织物表面的F元素,增强其与金属的粘接强度,但也在一定程度上降低了PTFE纤维织物的减磨性能。并且表面处理时间越短对于减磨性能的减弱程度越小。并且钠萘络合液表面处理对于芳纶纤维以及Kevlar纤维影响不大。经过表面处理5min的样品摩擦表面产生磨屑较多,发生磨粒磨损。自编织织物中PTFE纤维含量越高,织物的减磨性能越好,对于纤维含量为30%的织物,摩擦转速越高,摩擦系数越高;对于PTFE纤维含量为80%的织物却相反,摩擦转速越高,摩擦系数越低。织物PTFE纤维含量为80%在摩擦转速为400r/min、500r/min时,织物的摩擦性能可低至0.16。但摩擦系数越低,磨损量越大,磨损量最小的样品为纤维含量30%的织物在100r/min下,磨损量为9.5mg。样品的摩擦的摩擦表面较为光滑,PTFE纤维主要发生粘着磨损。对于两种成品织物由于成品织物的编织密度较高,故而耐磨性能和减磨性能都较好,其中PTFE/芳纶纤维织物与自编织的PTFE纤维含量为80%的织物摩擦系数接近,但磨损量最小。全PTFE纤维织物的磨损量较大,但摩擦系数最低。成品织物经过钠萘络合液表面处理30s后的摩擦系数和磨损量均有所增加。摩擦时,表面伴有微小磨痕和鳞片状的区域呈现比较完整的摩擦面。
【关键词】：聚四氟乙烯(PTFE) 固体自润滑 复合材料 摩擦磨损
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1. 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2. 自润滑材料概述及研究进展11-16
• 1.2.1. PTFE基填料型自润滑复合材料11-13
• 1.2.2. PTFE织物型自润滑复合材料13
• 1.2.3. PTFE织物型自润滑材料的研究进展13-16
• 1.3. 摩擦磨损机理16-19
• 1.3.1. PTFE的结构及特点16-17
• 1.3.2. 纯PTFE的摩擦磨损机理17-18
• 1.3.3. PTFE织物型自润滑复合材料的摩擦磨损机理18-19
• 1.4. 表面处理方法19-23
• 1.4.1. 化学处理法20
• 1.4.2. 高温熔融法20-21
• 1.4.3. 高能辐射接枝改性21
• 1.4.4. 准分子激光处理21-22
• 1.4.5. 离子束注入改性22
• 1.4.6. 低温等离子体改性22-23
• 1.5. 研究内容23-25
• 第2章 材料与研究方法25-29
• 2.1 编织原料与方法25
• 2.2 试验方法25-29
• 2.2.1 红外光谱25
• 2.2.2 X射线光电子能谱25-26
• 2.2.3 粘接性能试验26
• 2.2.4 摩擦磨损试验26-28
• 2.2.5 扫描电子显微镜28-29
• 第3章 PTFE纤维织物自润滑复合材料的制备29-45
• 3.1 已有样品的检测分析29-31
• 3.2 纤维织物的编织31-33
• 3.3 PTFE织物的钠-萘络合液表面处理33-42
• 3.3.1 钠萘络合液对PTFE纤维表面元素与官能团的影响34-39
• 3.3.2 钠萘络合液对Kevlar纤维表面元素与官能团的影响39-42
• 3.4 PTFE纤维织物与金属基体的粘接42-43
• 3.4.1 粘接工艺42
• 3.4.2 钠萘络合液对PTFE纤维织物复合材料粘接性能的影响42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 PTFE纤维织物复合材料的摩擦行为45-55
• 4.1 PTFE纤维含量对PTFE织物复合材料摩擦系数的影响45-46
• 4.2 表面处理对PTFE织物复合材料摩擦系数的影响46-50
• 4.2.1 表面处理时间为 5min的PTFE纤维织物复材的摩擦系数变化47-48
• 4.2.2 表面处理时间为 30s PTFE纤维织物复材的摩擦系数变化48-50
• 4.3 两种成品织物的摩擦系数分析50-52
• 4.4 钠萘络合液表面处理对两种成品织物的摩擦系数的影响52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 PTFE纤维织物复合材料的磨损行为55-90
• 5.1 PTFE纤维织物复合材料磨损量的测定与分析55-56
• 5.2 PTFE纤维织物复合材料的摩损形貌56-71
• 5.2.1 PTFE纤维含量对PTFE纤维织物复合材料摩损形貌的影响56-60
• 5.2.2 表面处理对PTFE纤维织物复合材料摩擦表面的影响60-71
• 5.3 PTFE纤维成品织物的磨损形貌71-87
• 5.3.1 全PTFE纤维成品织物的磨损形貌71-75
• 5.3.2 表面处理对全PTFE纤维成品织物磨损形貌的影响75-79
• 5.3.3 PTFE/芳纶纤维成品织物的摩擦表面形貌分析79-83
• 5.3.4 表面处理对PTFE/芳纶纤维成品织物磨损形貌的影响83-87
• 5.4 摩擦磨损行为分析与比较87-89
• 5.5 本章小结89-90
• 结论90-91
• 参考文献91-96
• 致谢96

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本文编号：986810