学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纳米氧化铝改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究

作　者: 韩明
导　师: 牛永平
学　校: 河南科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: PTFE 纳米Al2O3 摩擦磨损 表面改性
分类号: TQ325.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 130次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


聚四氟乙烯（PTFE）有优良的自润滑性能,并且具有良好的化学稳定性和耐高温性,是许多关键技术中不可或缺的材料。但纯PTFE存在的磨损率高、承载能力差等缺陷限制了其应用范围。纳米Al2O3具有较高的硬度,而且具有纳米粒子的小尺寸,高活性和比表面积高等特性,广泛的应用于填充聚合物材料,增加材料的强度和刚度,并提高材料的耐磨性。但是由于纳米粒子表面能高、极易团聚,会在基体中形成大量缺陷,降低了复合材料的性能,限制了其应用。针对以上问题,本论文研究了纳米粒子的种类、形状和尺寸对聚合物复合材料摩擦学性能的影响。通过对纳米Al2O3表面改性,可以有效地提高纳米粒子在PTFE基体中分散性和相容性,进而提高PTFE/Al2O3复合材料的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜（SEM）,能谱仪（EDS）对复合材料的转移膜、磨屑、磨损表面进行了观察和元素分析,探讨了复合材料的主要磨损机理,并观察了复合材料脆断面形貌,分析了填料与基体的界面相容性和结合强度。首先,选取了两种晶型,五种粒径的纳米Al2O3填充物,采用硅烷偶联剂KH570对纳米Al2O3进行表面预处理,得到偶联剂改性后的纳米氧化铝Al2O3-g-KH570,并用Al2O3-g-KH570制备了十种PTFE/Al2O3-g-KH570复合材料,对比研究了使用不同晶型和粒径的Al2O3对复合材料硬度和摩擦学性能的影响,结果表明:同种填充量情况下α晶型纳米Al2O3制备的复合材料的摩擦系数要大于γ晶型纳米Al2O3填充PTFE复合材料;而磨损量却小于γ晶型纳米Al2O3填充PTFE复合材料,纳米粒子的加入都使得复合材料的硬度提高。其次,选取了α晶型70nm粒径的纳米Al2O3作为研究对象,设计了三种表面改性的纳米Al2O3:偶联剂改性纳米氧化铝Al2O3-g-KH570、BA与KH570共聚接枝改性纳米氧化铝Al2O3-g-PBA、HFBA与KH570共聚接枝改性纳米氧化铝Al2O3-g-PHFBA,并用改性后的纳米Al2O3作为填充物制备了PTFE/Al2O3-g-KH570、PTFE/Al2O3-g-PBA、PTFE/Al2O3-g-PHFBA,以及用未改性的Al2O3作为填充物制备了PTFE/Al2O3。分别研究了四种PTFE复合材料的摩擦学性能,结果表明:共聚接枝改性的纳米粒子制备的复合材料在摩擦性能上要优于用偶联剂改性的纳米粒子制备的复合材料。第三,制备PTFE/CaSO4和PTFE/CaSO4/Al2O3复合材料,并测试了其摩擦学性能,结果表明:填料的加入阻止了PTFE的大面积带状剥落,提高了材料的耐磨性,而协同填充PTFE的抗磨损性能要大于单一填料填充的复合材料。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 PTFE 复合材料国内外研究进展  11-15
    1.1.1 干摩擦条件下PTFE 复合材料的摩擦磨损性能研究  11-13
    1.1.2 油润滑条件下PTFE 复合材料的摩擦磨损性能研究  13
    1.1.3 水润滑条件下PTFE 复合材料的摩擦磨损性能研究  13-14
    1.1.4 不同温度、不同压力和不同气氛下PTFE 复合材料的摩擦磨损性能研究  14-15
  1.2 摩擦学的建立及意义  15-17
    1.2.1 摩擦学的发展历史  15
    1.2.2 摩擦与磨损的定义及理论  15-16
    1.2.3 摩擦学的重要意义  16-17
  1.3 本课题的主要研究内容  17-18
第2章 实验部分  18-30
  2.1 实验原料及仪器  18-20
  2.2 PTFE 复合材料的制备  20-26
    2.2.1 纳米Al_2O_3 的表面处理  20-24
    2.2.2 样品制备  24-26
  2.3 PTFE 复合材料的摩擦学性能测试  26-29
    2.3.1 摩擦磨损设备  26-27
    2.3.2 摩擦副材料  27-28
    2.3.3 摩擦磨损实验方案  28-29
  2.4 PTFE 复合材料的结构表征与测试  29-30
    2.4.1 填充物Al_2O_3 的结构表征  29
    2.4.2 PTFE 复合材料的结构表征  29-30
第3章 不同粒径不同晶型纳米 Al_2O_3 填充 PTFE 复合材料摩擦学性能研究  30-40
  3.1 概述  30
  3.2 实验参数的选取  30
  3.3 复合材料的性能研究  30-36
    3.3.1 不同填料对复合材料硬度的影响  30-31
    3.3.2 不同填料对复合材料磨损性能的影响  31-33
    3.3.3 载荷对复合材料摩擦磨损性能影响  33-35
    3.3.4 转速对复合材料摩擦磨损性能影响  35-36
  3.4 磨损机理的分析  36-39
    3.4.1 磨损材料表面SEM 分析  36-37
    3.4.2 摩擦副上转移膜的SEM 分析  37-38
    3.4.3 磨屑的SEM 分析  38
    3.4.4 磨损表面能谱分析  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 表面改性纳米 Al_2O_3填充 PTFE 复合材料摩擦学性能研究  40-54
  4.1 概述  40
  4.2 纳米Al_2O_3 表面改性后结构表征  40-42
  4.3 实验参数的选取  42
  4.4 复合材料性能测试  42-49
    4.4.1 填料对硬度的影响  42-44
    4.4.2 对磨时间对摩擦系数的影响  44-45
    4.4.3 偶联剂改性填料对摩擦磨损性能影响  45-47
    4.4.4 聚合物接枝改性填料对摩擦磨损性能影响  47-49
  4.5 摩擦磨损机理  49-53
    4.5.1 磨损表面的SEM 分析  49-50
    4.5.2 摩擦副上转移膜的SEM 分析  50-51
    4.5.3 磨屑SEM 分析  51-52
    4.5.4 PTFE/Al_2O_3 复合材料脆断SEM 分析  52-53
  4.6 本章小结  53-54
第5章 CaSO_4与纳米 Al_2O_3共混填充 PTFE 复合材料的摩擦学性能研究  54-60
  5.1 概述  54
  5.2 实验参数的选取  54-55
  5.3 复合材料性能测试  55-57
    5.3.1 填料含量对硬度的影响  55
    5.3.2 填料含量对复合材料摩擦磨损性能的影响  55-57
  5.4 摩擦磨损机理  57-59
    5.4.1 磨损表面的SEM 分析  57
    5.4.2 摩擦副上转移膜的SEM 分析  57-58
    5.4.3 磨屑SEM 分析  58
    5.4.4 协同作用的分析  58-59
  5.5 本章小结  59-60
第6章 结论  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间的研究成果  66

相似论文

  1. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  2. 利用作物秸秆制备高性能吸附材料并用于水中多环芳烃治理,X712
  3. 不同类型亲水结构表面修饰聚氨酯的合成及其生物相容性研究,R318.08
  4. 20#钢纳米化学复合镀工艺及其性能研究,TQ153
  5. 两种高温合金激光表面改性技术的研究,TG174.4
  6. 低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究,TQ174.1
  7. 常压等离子体对碳纤维的表面改性及其放电过程的数值模拟,TQ342.742
  8. MBR对含典型PPCPs生活污水的去除效果及影响因素研究,X703
  9. 炭/炭复合材料+羟基磷灰石涂层（C/C+HA）复合骨植入材料研究,R318.08
  10. 多孔钛的粉末烧结制备与性能研究,R783.1
  11. 细晶GCr15合金材料ECAE过程的数值模拟及摩擦学性能研究,TG376.1
  12. 氮化硅表面沉积DLC膜的均匀性与摩擦学特性研究,TG174.453
  13. 纳米二氧化钛的复合改性及其光催化性能的研究,TB383.1
  14. （ZrB_2-ZrO_2）/BN复合材料的摩擦磨损性能与抗钢水侵蚀性能,TB332
  15. 纳米Mg（OH）_2阻燃剂的表面改性及其在聚丙烯中的应用,TB383.1
  16. 纳米聚硅调剖堵水材料的研制与应用,TB383.1
  17. 航空用新型RTV-2有机硅胶黏剂的研制,TQ433
  18. PPTA纤维的表面改性及应用,TQ340.6
  19. Ni-P-BN(h)化学复合镀层研究,TQ153.1
  20. 阻燃级氢氧化镁形貌控制和改性,O614.22
  21. 汽车发动机活塞销抗摩擦磨损性能研究,U464.13

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 聚合类树脂及塑料 > 聚氟乙烯
© 2012 www.xueweilunwen.com