PTFE与无机颗粒填充聚甲醛摩擦磨损性能的研究

论文摘要

聚甲醛（POM）是一种高结晶工程塑料,具有高的机械强度、良好的尺寸稳定性、耐蚀性、耐磨性以及抗疲劳性能,被广泛应用于汽车、电子与精密仪器等领域。然而纯POM的滑动摩擦系数较大,不宜用作滑动部件。迄今为止,降低POM的摩擦系数最有效的方法是添加聚四氟乙烯（PTFE）制备成POM-PTFE复合材料。为了进一步改善POM的摩擦磨损性能,扩大其应用范围,以PTFE为润滑剂分别与石墨、玻璃纤维及高岭土改性POM,选择商用的POM-20%PTFE作摩擦对比研究,希望获得更优异的性能。本研究选择PTFE-石墨、PTFE-GF与PTFE-kaolin添加到POM中,通过单螺杆挤出后,采用热模压法制备出不同配方的POM-PTFE-石墨、POM-PTFE-GF复合材料与POM-PTFE-kaolin复合材料。利用广角X-射线衍射对POM复合材料进行了分析,通过仪器自带的积分软件计算POM基体结晶峰与非结晶峰的面积,从而得到POM复合材料的结晶度。将POM-PTFE-石墨与POM-PTFE-GF复合材料在两种不同载荷（6.2 Mpa和3.3 Mpa）条件下,在往复式滑动摩擦实验机上进行实验,实验条件为:相对湿度为（60±3）%,往复频率为1.0 Hz,往复行程为14.0 mm。结果发现:在载荷为6.2 Mpa条件下,POM+20%PTFE+10%GF复合材料的耐磨性为POM+20%PTFE复合材料的1.47倍;在载荷为3.3 Mpa条件下,POM+20%PTFE+5%石墨复合材料的摩擦系数比POM+20%PTFE复合材料降低了18%。将POM-PTFE-kaolin复合材料也在往复式滑动摩擦实验机上进行实验,结果表明:含高岭土的POM+20%PTFE+7.5%kaolin复合材料的摩擦系数和磨损率最低,与POM+20%PTFE复合材料相比分别降低了10%和18%。可见, PTFE与无机颗粒能够协同降低POM的摩擦系数和磨损率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 聚甲醛的结构及特性
• 1.3 聚甲醛的应用
• 1.4 聚甲醛成型工艺
• 1.4.1 挤出成型
• 1.4.2 注塑成型
• 1.4.3 热模压成型
• 1.5 聚甲醛复合材料摩擦磨损性能研究现状
• 1.6 PTFE 与无机填料协同改善聚合物摩擦学性能的研究现状
• 1.7 本课题主要研究内容
• 第二章 POM 复合材料的制备
• 2.1 实验原料的特性
• 2.2 实验原料
• 2.3 配方设计
• 2.4 POM 材料制备工艺
• 2.4.1 干燥
• 2.4.2 混料
• 2.4.3 挤出造粒
• 2.4.4 模压成型
• 2.4.5 试件加工
• 第三章 POM 及其复合材料结晶度的测定
• 3.1 引言
• 3.2 POM 及其复合材料结晶度的测试
• 3.3 结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 PTFE 与石墨或玻璃纤维填充POM 的摩擦磨损性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 摩擦磨损实验
• 4.2.2 扫描电镜观察
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 POM 材料成型工艺的探索
• 4.3.2 POM-PTFE-石墨复合材料摩擦磨损性能（载荷6.2 MPa）
• 4.3.3 PTFE 与石墨的协同作用对POM 摩擦学性能的影响(载荷3.3
• 4.3.4 相对湿度对POM-PTFE-石墨摩擦学性能的影响（载荷3.3 MPa）
• 4.3.5 PTFE 与玻纤填充POM 复合材料的摩擦学性能（载荷6.2 MPa）
• 4.3.6 PTFE 与玻纤填充POM 复合材料的摩擦学性能（载荷3.3 MPa）
• 4.4 本章小结
• 第五章 PTFE 与超细高岭土填充POM 摩擦学性能的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验方法
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 超细高岭土填充POM 的摩擦磨损性能
• 5.3.2 PTFE 与超细高岭土混杂填充POM 复合材料的摩擦磨损性能
• 5.3.3 PTFE 与超细高岭土的协同作用对POM 摩擦磨损性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文