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非金属矿物填料对PTFE摩擦磨损性能的影响

发布时间:2021-9-21 18:36:17    浏览次数:    来源:www.cn-jiangxing.com

摘要: 聚四氟乙烯(PTFE)含有强的氟碳键,具有良好的化学稳定性、耐高温性、绝缘性、自润滑性和不粘附等特性,作为摩擦磨损高分子聚合物材料,具有独特优势和广泛应用。     

 聚四氟乙烯(PTFE)含有强的氟碳键,具有良好的化学稳定性、耐高温性、绝缘性、自润滑性和不粘附等特性,作为摩擦磨损高分子聚合物材料,具有独特优势和广泛应用。

  

 

 


  但是,未经改性的PTFE具有硬度较低且磨损量较大、导热率低且线膨胀系数较大、易冷流且抗蠕变性不佳等不足,一定程度制约并影响了它的应用领域和使用效能。长期的科研实践证实,表面改性、共混改性和填充改性可在一定程度上弥补改善PTFE的不足。
  
  以资源丰富且具有价格优势的天然硅酸盐矿物为PTFE共混和填充改性原料,在改善PTFE摩擦磨损性能方面取得了明显进展。
  
  Sleptsova等研究了蛇纹石和蛭石对PTFE摩擦磨损和力学性能的影响,发现添加1%(质量分数)~10%的蛇纹石或蛭石微纳米粉体,在摩擦系数和材料力学性能保持基本稳定的前提下,PTFE复合材料的磨损显著降低(磨损量降低90%以上)。
  
  Jia等将5%~30%的蛇纹石粉体与PTFE共混,经冷压–热烧结制成复合材料,发现其摩擦系数与未添加矿物粉体的PTFE接近,但磨损量降低12~23倍,减磨效果十分突出。
  
  研究还发现,蒙脱石、高岭石、滑石、埃洛石等作为PTFE的共混和填充改性原料,都可不同程度降低PTFE复合材料的磨损,同时显现了改善复合材料力学性能的效。
  
  以纤维状硅灰石作为PTFE填充改性原料的实验研究,也证实硅灰石具有改善PTFE复合材料摩擦磨损和机械性能的作用,但经表面改性或与石墨复合后协同效果更佳。将硅烷偶联剂改性硅灰石添加到聚酰胺(PA)6、聚酰胺66及聚丙烯中,复合材料的力学性能、耐热性能和尺寸稳定性明显提高,吸水率降低。
  
  近年来,与叶蛇纹石具有相似结构和成分的棒状凹凸棒石的摩擦行为研究也取得了重要进展,发现凹凸棒石微纳米粉体在润滑油或润滑脂介质中可以明显降低金属摩擦对偶的摩擦系数和磨损量,并对铁基摩擦副表面具有一定的改性修复效果;凹凸棒石作为环氧树脂增强剂的研究发现,经离子液体改性后凹凸棒石填充环氧树脂后,复合材料的耐磨性显著提升,较纯环氧树脂提高了60%。
  
  吴迪等将机械力化学改性后的凹凸棒石和硅灰石粉体添加到聚四氟乙烯(PTFE)中,通过机械搅拌、冷压烧结制成矿物/聚合物复合材料。结果表明:添加凹凸棒石和硅灰石后,PTFE复合材料的结晶度、玻璃转化温度降低,硬度增加,摩擦系数稍有增加但磨损率显著降低。研究认为,凹凸棒石和硅灰石有利于金属摩擦副表面转移膜的形成,有效改善了PTFE复合材料与对偶金属摩擦副摩擦界面的自适应性,是导致摩擦副磨损率显著降低的主要原因。



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