聚酰亚胺与氮化硼协同改性聚四氟乙烯的摩擦学性能

摘要

通过冷压烧结制备了聚酰亚胺(PI)与氮化硼(BN)共混的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,该复合材料具有显著的耐磨性和降低的摩擦系数(COF)。结果表明,BN和PI在不同程度上提高了PTFE的硬度、动态热机械模量、导热系数和摩擦学性能。PI能促进BN在聚四氟乙烯中的分散和结合。在干摩擦摩擦下,10:10:80 BN/PI/PTFE的磨损率和COF分别降低到纯PTFE的1/300和80%,磨损机制由黏着磨损转变为部分磨粒磨损。这种情况只发生在添加剂BN和PI诱导协同效应时,即在浓度不高于ca。分别为10% wt%和15% wt%。在高百分比的PI添加和严重的条件下(400 N和400 rpm),明显的团聚导致强烈的粘结失效。复合材料的拉伸性能、硬度、结晶和显微组织的变化对应着不同的效果。将磨损和摩擦曲线的多个参数转化为它们的等高线。机制过渡图有助于理解在磨损时空框架中各种测试条件和复合材料成分对接触面的影响。

参考文献

  1. [1]

    龚睿,刘敏,张宏,徐勇。不同密封复合材料摩擦性能与密封性能的实验研究。穿324 - 343: 334-339 (2015)

    谷歌学者

  2. [2]

    胡鹏,黄超,郑辉,李春林,黄志成。聚四氟乙烯复合材料摩擦学表面化学研究。关键工程师249: 481 - 484 (2003)

    谷歌学者

  3. [3]

    邹阿,李东。碳纳米管对金属- ptfe多层复合材料振荡磨损行为的影响。武汉理工大学33(5): 261 - 264 (2018)

    谷歌学者

  4. [4]

    陈志强,李志强。聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能的研究。穿296(1-2): 568-574 (2012)

    谷歌学者

  5. [5]

    张峰,隋天珧,宋宝玉,尚强,曹成。改性聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能研究。Int J Mater Prod Technol53(2): 101-115 (2016)

    谷歌学者

  6. [6]

    胡娜,刘志刚,刘志刚。聚四氟乙烯及其复合材料在干燥条件下的滑动摩擦磨损行为。板牙Des25(3): 239-245 (2004)

    谷歌学者

  7. [7]

    Harris K L, Pitenis A A, Sawyer W G, Krick B A, Blackman G S, Kasprzak D J, Junk C P. PTFE摩擦学和力学化学在保护膜发展中的作用。大分子48(11): 3739-3745 (2015)

    谷歌学者

  8. [8]

    聚四氟乙烯复合材料与钢滑动时内摩擦在能量耗散过程中的作用。穿258(5-6): 870-876 (2005)

    谷歌学者

  9. [9]

    马志强,李志强,李志强,等。聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能的研究。Tribol反式56(5): 879-886 (2013)

    谷歌学者

  10. [10]

    崔培西,王晓明,王晓明,等。润滑对聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能的影响。牛主科学39(5): 1205-1211 (2016)

    谷歌学者

  11. [11]

    Subramanian K, Nagarajan R, De Baets P, Subramaniam S, Thangiah W, Sukumaran J.干燥滑动摩擦系统的环保型单层聚四氟乙烯共混聚合物复合材料。Tribol Int102: 569-579 (2016)

    谷歌学者

  12. [12]

    刘志强,李志强,李志强,等。混合聚合物及其涂层的摩擦学研究进展。Tribol Int129: 92-111 (2019)

    谷歌学者

  13. [13]

    沈建涛,托梅,裴玉涛,德霍松。聚四氟乙烯填充环氧复合材料的磨损和摩擦性能2粒子。穿322 - 323: 171-180 (2015)

    谷歌学者

  14. [14]

    曹文华,龚军,杨德勇,齐勇,王海光,高刚。纳米zrc增强聚四氟乙烯-聚苯硫醚复合材料的摩擦学行为。高分子材料科学工程34(2): 48-55 (2018)

    谷歌学者

  15. [15]

    王勇,龚健,杨德勇,高刚,任建峰,穆波,陈世松,王海光。纳米al的摩擦学行为2O3.增强PPS-PTFE复合材料。Tribol反式57(2): 173 - 181 (2014)

    谷歌学者

  16. [16]

    王宝华,吕庆军,侯国林。纳米al的摩擦学行为2O3.和PEEK增强PTFE复合材料。AIP Conf Proc1794(1): 020030 (2017)

    谷歌学者

  17. [17]

    洪敏,卞绍义。含氟乙烯丙烯共聚物对聚四氟乙烯磨损性能的影响。穿143(1): 87-97 (1991)

    谷歌学者

  18. [18]

    Díez-Pascual A M, Díez-Vicente A l纳米tio2增强PEEK/PEI共混物作为承重植入应用的生物材料。ACS应用母线Int7(9): 5561-5573 (2015)

    谷歌学者

  19. [19]

    杨晓明,张晓明,张晓明。聚酰亚胺的摩擦学性能研究。精神体系30.(11): 1631-1646 (2009)

    谷歌学者

  20. [20]

    赵刚,吴春华,张立春,宋建峰,丁庆军。PI和PTFE复合材料在超声电机中的摩擦磨损行为。Polym Adv Technol29(5): 1487-1496 (2018)

    谷歌学者

  21. [21]

    饶敏,Hooke C J, Kukureka S N,廖鹏,陈玉坤。聚四氟乙烯对聚合物滚动滑动接触摩擦磨损行为的影响。理工工程科学38(12): 1946-1958 (1998)

    谷歌学者

  22. [22]

    张国强,张志强,张志强,张志强。聚醚聚醚/纳米sio的拉伸和摩擦学性能2用球磨技术复合的复合材料。综合科学技术68(15-16): 3073-3080 (2008)

    谷歌学者

  23. [23]

    王志刚,王志刚,王志刚。氧化铝纳米颗粒填充聚四氟乙烯(PTFE)摩擦磨损性能研究。穿254(5-6): 573-580 (2003)

    谷歌学者

  24. [24]

    刘志强,李志强,李志强,等。含钼量对复合材料摩擦学性能影响的实验研究。AIP Conf Proc2080(1): 020017 (2019)

    谷歌学者

  25. [25]

    林文生,李志强,李志强,等。聚四氟乙烯-碳纳米管复合涂层的摩擦学性能研究。精神体系39(s2): e710-e722 (2018)

    谷歌学者

  26. [26]

    谢世杰,谢文强。石墨烯/聚四氟乙烯复合密封材料的制备及性能研究。Lubr密封43(9): 104 - 107,140 (2018)

    谷歌学者

  27. [27]

    王树斌,曹斌,滕斌。六方氮化硼与对羟基苯甲酸苯酯填充聚四氟乙烯复合材料在不同角位移下的扭转摩擦行为。工业润滑油Tribol67(2): 139-149 (2015)

    谷歌学者

  28. [28]

    Park O K, Owuor P S, Jaques Y M, Galvao D S, Kim N H, Lee J H, Tiwary C S, Ajayan P M.六方氮化硼-碳纳米管杂化网络结构增强聚酰亚胺纳米复合材料的热、力学和电学性能。综合科学技术188: 107977 (2020)

    谷歌学者

  29. [29]

    Zimmermann-Ptacek J, Muggli M, Wildhack S, Hintzer K, Gerdes T, Willert-Porada M, Moos R. h- bn填充聚四氟乙烯复合材料的热、介电和力学性能。应用高分子科学135(44): 46859 (2018)

    谷歌学者

  30. [30]

    李天龙,徐树林。微氮化硼与纳米氮化硼复合增强聚酰亚胺薄膜导热性能的研究。物理化学B114(20): 6825-6829 (2010)

    谷歌学者

  31. [31]

    宋浩,金保国,金玉生,裴玉生,金俊,刘勇。不同陶瓷填料对导热聚酰亚胺复合薄膜的协同效应及其模型预测。聚合物11(3): 484 (2019)

    谷歌学者

  32. [32]

    闫艳红,杨玉林,贾志宁。纳米颗粒增强PI/PTFE复合材料摩擦磨损性能。巴尔干部落协会22(2a): 1739-1748 (2016)

    谷歌学者

  33. [33]

    赵玉玲,齐晓伟,张文林,范宝林,杨庆霞。聚四氟乙烯/聚酰亚胺共混体系不同区域铜纳米颗粒对聚四氟乙烯复合材料形貌、力学和摩擦学性能的影响。Tribol列托人67(1): 18 (2019)

    谷歌学者

  34. [34]

    于春艳,万海强,陈琳,李海霞,崔海霞,鞠鹏飞,周海东,陈建明。多面体低聚硅氧烷改善聚酰胺-亚胺/聚四氟乙烯涂层摩擦学性能的神奇作用。硕士科学53(17): 12616-12627 (2018)

    谷歌学者

  35. [35]

    王俊杰,刘涛。聚酰亚胺/石墨改性聚四氟乙烯的摩擦学性能。高分子材料科学工程34(8): 61-66 (2018)

    MathSciNet谷歌学者

  36. [36]

    杨晓明,张晓明,张晓明,等。纯铜表面与聚四氟乙烯和聚酰亚胺滑动接触时摩擦电子发射的观察。Tribol Int47: 212-220 (2012)

    谷歌学者

  37. [37]

    王玉霞,闫凤云。聚四氟乙烯基复合材料转移膜的摩擦学性能。穿261(11-12): 1359-1366 (2006)

    谷歌学者

  38. [38]

    Şahin Y.利用田口技术分析聚四氟乙烯复合材料的磨粒磨损行为。有说服力的英格2(1): 1000510 (2015)

    谷歌学者

  39. [39]

    陈志伟,陈志伟。纳米氧化锆和聚四氟乙烯增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯杂化复合材料干滑磨损机理研究。J Tribol141(2): 021602 (2019)

    谷歌学者

  40. [40]

    Unal H, Yetgin S H, Mimaroglu A, Sumer M.试验参数对PTFE及PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响。J增强塑料复合材料29(13): 1978-1986 (2010)

    谷歌学者

  41. [41]

    Mazza L, Trivella A, Grassi R, Malucelli G. PTFE和PTFE基复合材料在使用三种不同类型的滑动磨损机测试时的相对摩擦和磨损响应的比较。Tribol Int90: 15-21 (2015)

    谷歌学者

  42. [42]

    陈宝宝,王建中,闫凤云。聚四氟乙烯基聚合物共混物的微观结构及其水环境下的摩擦学行为。Tribol列托人45(3): 387-395 (2012)

    谷歌学者

  43. [43]

    孔德,李志强,李志强,等。聚四氟乙烯复合材料结晶度对磨损性能的影响。穿307(1-2): 81-86 (2013)

    谷歌学者

  44. [44]

    赖世强,岳林,李天生。差示扫描量热法研究填料降低聚四氟乙烯聚合物磨损的机理。应用高分子科学106(5): 3091-3097 (2007)

    谷歌学者

  45. [45]

    宋玉玲,陈娟,李建林,李宏,张建新。动态热力学分析及其在含氟高分子材料研究中的应用。Chem Prod Technol23(1): 14 - 16,60 (2016)

    谷歌学者

  46. [46]

    张国栋,范磊,白磊,何明华,翟磊,莫松。导热性能增强的聚酰亚胺/BN非混溶共混膜的介观模拟辅助设计。高分子科学36(12): 1394-1402 (2018)

    谷歌学者

  47. [47]

    陈永林,陈永林,陈永林。界面摩擦的基本机理。1.粘附和摩擦的关系。物理化学97(16): 4128-4140 (1993)

    谷歌学者

  48. [48]

    李志强,王志强,王志强,等。生物炭颗粒增强聚合物复合材料摩擦学性能的研究。J Tribol139(1): 012202 (2017)

    谷歌学者

  49. [49]

    沙欣。ptfee复合材料的磨粒磨损分析。工程2: 1 - 15(2015)。

    谷歌学者

  50. [50]

    Kato K.磨损机制/模型的分类。机械工程技术216(6): 349-355 (2002)

    谷歌学者

  51. [51]

    董春林,袁春强,白晓强,秦海林,闫晓平。高分子材料变形行为与粘滑现象的关系研究。穿376 - 377: 1333-1338 (2017)

    谷歌学者

  52. [52]

    杨晓明,张晓明,张晓明,等。聚合物摩擦磨损的实验外推模型。机械科学50(9): 1390-1403 (2008)

    谷歌学者

  53. [53]

    刘勇,徐建强,木藤勇。基于摩擦功和循环饱和概念的微动磨损评估。机械科学50(5): 897-904 (2008)

    数学谷歌学者

  54. [54]

    冯超,张大凯,陈凯,郭永斌。摩擦衬层与钢丝绳粘弹性摩擦磨损研究。机械科学142 - 143: 140-152 (2018)

    谷歌学者

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国家自然科学基金项目(No. 51073021)资助。

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Chaojie谢.他于2020年获得北京化工大学机械工程硕士学位。2018年毕业于长江大学机械工程专业。

科健王.1998年获北京化工大学机械工程专业硕士学位,2001年获上海交通大学材料工程专业博士学位。2001-2002年在华南理工大学任讲师,2002年1月至2004年5月在北京航空材料研究所任博士后和高级工程师。2004年至2005年,他在日本航空航天研究所担任日本科学促进协会(JSPS)博士后研究员。之后担任北京化工大学模具制造研究中心研究员、博士生导师、主任至今。主要研究领域为高分子复合材料与流变学、摩擦学、加工技术和产品设计。

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谢春华,王凯。聚酰亚胺与氮化硼协同改性聚四氟乙烯的摩擦学性能。摩擦9,1474 - 1491(2021)。https://doi.org/10.1007/s40544-020-0431-y

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  • 磨损机制
  • 摩擦系数
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  • 聚四氟乙烯(PTFE)
  • 聚酰亚胺(PI)
  • 氮化硼(BN)