论文题目: 聚四氟乙烯的取向与摩擦学性能关系的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 高分子化学与物理
作者: 刘晓霞
导师: 李同生
关键词: 聚四氟乙烯,取向,摩擦磨损,摩擦诱导,转移膜
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 取向对聚合物的摩擦磨损有着重要影响，是当今聚合物摩擦学研究的前沿课题，但迄今的研究却缺乏系统性。本论文以聚四氟乙烯（PTFE）为研究对象，从本体取向、摩擦表面诱导取向、转移膜取向等涉及取向的多个角度展开了深入研究，试图从微观凝聚态结构与宏观摩擦学性能的关系上寻找规律，深化对取向聚合物摩擦的认识，丰富聚合物摩擦学理论。通过改变PTFE的分子量、拉伸温度等条件考察了结构对PTFE本体取向的影响；用栓．盘式和往复式摩擦试验机考察了PTFE的取向度、取向方向以及负荷、温度、对偶表面粗糙度等对取向PTFE摩擦学性能的影响；利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、能量色散谱（EDS）、X-射线衍射（XRD）以及Raman光谱等手段对PTFE本体、摩擦表面、磨屑以及转移膜的形貌、结构和组成进行了分析和表征。最后，关联PTFE的结构与摩擦学性能的关系，探讨了取向对PTFE摩擦学性能影响的作用机制。论文得到以下主要研究结果：1)取向PTFE的摩擦和磨损呈现显著各向异性，表现为摩擦系数：μ平行＜μ未拉伸＜μ垂直＜μ正交；磨损：W平行＜W正交＜W垂直＜W未拉伸。PTFE的取向程度越高，越有利于降低摩擦和磨损。拉伸比为7的PTFE沿拉伸方向的摩擦系数和磨损分别降低15％和40％。2)PTFE本体取向始终影响摩擦过程，是导致其摩擦磨损性能各向异性的根本原因。PTFE表面形成诱导取向和在对偶表面形成取向转移膜是取向PTFE沿任一方向摩擦时达到稳定摩擦的必要条件。取向PTFE强度的增高是使其磨损显著降低的重要原因。3)温度对PTFE形成取向结构有重要影响，不同温度拉伸的PTFE的摩擦学行为不同。熔点附近拉伸PTFE形成的纤维状结构更有利于降低摩擦系数和磨损。4)PTFE转移膜的结晶度显著高于本体，其形成不受取向方向的影响，对于降低体系的摩擦系数具有重要作用。5)PTFE的摩擦取向遵循高分子的分子运动规律，表现为分子量越低、温度越高越有利于降低摩擦系数。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 高聚物的结构
1.2 聚合物的取向
1.2.1 使聚合物发生取向的方法
1.2.2 取向聚合物的结构特征
1.2.2.1 拉伸比的影响
1.2.2.2 温度的影响
1.2.3 取向聚合物的结构表征方法
1.2.3.1 本体结构
1.2.3.2 摩擦取向膜和转移膜的结构
1.3 取向聚合物的摩擦学特性
1.3.1 取向方向的影响
1.3.1.1 摩擦系数
1.3.1.2 磨损
1.3.1.3 多方向(multi-directional)运动中的摩擦与磨损
1.3.2 摩擦转移
1.3.2.1 取向和分子结构的影响
1.3.2.2 PTFE转移膜
1.3.3 摩擦诱导取向
1.3.4 取向聚合物的微观摩擦学
1.3.4.1 表面形貌观察
1.3.4.2 摩擦学性能
1.3.4.3 单轴与双轴拉伸材料的微观摩擦学性能
1.4 选题依据与研究思路
参考文献
第二章 取向聚四氟乙烯的摩擦学特性研究
2.1 实验部分
2.1.1 原料及样品制备
2.1.2 力学性能测试
2.1.3 摩擦学性能测试
2.1.4 分析表征方法
2.1.4.1 扫描电子显微镜(SEM)观察
2.1.4.2 X-射线衍射(XRD)分析
2.1.4.3 差示扫描量热(DSC)分析
2.1.4.4 拉曼(Raman)分析
2.1.4.5 原子力显微镜(AFM)分析
2.2 结果与讨论
2.2.1 PTFE拉伸样品的结构
2.2.1.1 Raman分析结果
2.2.1.2 SEM观察分析结果
2.2.1.3 DSC、XRD分析结果
2.2.2 力学性能
2.2.3 摩擦学性能
2.2.3.1 取向方向的影响
2.2.3.2 拉伸比的影响
2.2.3.3 润滑介质的影响
2.2.4 机理探讨
2.2.4.1 磨屑分析
2.2.4.2 磨损表面AFM分析
2.2.4.3 转移膜分析
2.3 结论
参考文献
第三章 聚四氟乙烯本体取向结构与摩擦学性能的关系
第一节 分子量对聚四氟乙烯的取向结构与摩擦学性能的影响
3.1.1 实验部分
3.1.1.1 原料及样品制备
3.1.1.2 摩擦学性能测试
3.1.1.3 分析表征方法
3.1.2 不同分子量的取向PTFE的摩擦学性能研究
3.1.2.1 取向结构
3.1.2.2 摩擦学性能
3.1.2.3 磨屑形貌
3.1.3 不同分子量PTFE共混物的取向结构与摩擦学性能
3.1.3.1 取向结构
3.1.3.2 摩擦学性能
3.1.4 结论
第二节 结晶度对聚四氟乙烯的取向结构与摩擦学性能的影响
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 原料及样品制备
3.2.1.2 力学性能测试
3.2.1.3 摩擦学性能测试
3.2.1.4 分析表征方法
3.2.2 结果与讨论
3.2.2.1 取向结构
3.2.2.2 力学性能
3.2.2.3 摩擦学性能
3.2.2.4 磨屑形貌
3.2.3 结论
第三节 拉伸温度对聚四氟乙烯的取向结构与摩擦学性能的影响
3.3.1 实验部分
3.3.1.1 原料及样品制备
3.3.1.2 力学性能测试
3.3.1.3 摩擦学性能测试
3.3.1.4 分析表征方法
3.3.2 结果与讨论
3.3.2.1 取向结构
3.3.2.2 力学性能
3.3.2.3 摩擦学性能
3.3.2.4 磨屑分析
3.3.3 结论
参考文献
第四章 摩擦诱导取向和转移膜取向与摩擦学性能的关系
4.1 实验部分
4.1.1 原料及样品制备
4.1.2 摩擦学性能测试
4.1.3 分析表征方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 摩擦诱导取向与摩擦学性能的关系
4.2.1.1 分子量对摩擦诱导取向的影响
4.2.1.2 温度的影响
4.2.1.3 摩擦方向的影响
4.2.1.4 负荷的影响
4.2.2 转移膜的形成与摩擦学性能
4.2.2.1 转移膜的作用
4.2.2.2 对偶材质的影响
4.2.2.3 对偶粗糙度的影响
4.2.2.4 转移膜的特性
4.3 结论
参考文献
第五章 结束语
作者简历
博士论文工作期间承担的科研项目
致谢
发布时间: 2007-10-15
参考文献
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