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第53卷•第1()期• 202()年10月A12O 3改性聚四氟乙烯复合涂层的摩擦磨损特性杨 浩，卞 达，郭永信，唐海鹏，赵永武(江南大学机械工程学院，江苏无锡214122)［摘要］为探究不同含量的填料对聚四氟乙烯(PTFE)复合涂层摩擦学性能的影响，以AI2O3作为填料，制备了 不同A12O 3含量的氧化铝/聚四氟乙烯复合涂层，研究了不同A12O 3含量对PTFE 复合涂层的摩擦学性能影响。
采用HT-200摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行测试；通过三维形貌仪以及扫描电子显微镜分析了涂层磨痕微观形貌。
结果表明：AI2O3的添加提高了 PTFE 复合涂层的摩擦系数，而且随着AJO3含量的增大，其摩擦系数逐渐增加；而PTFE 复合涂层的磨损量随着AI2O3的添加而降低，当AI2O3填充量为5%(质量分数)时，其磨损体积从 空白时的1.22x10s ixn?降至9.24X107 pcm 3,磨痕深度降低了 2 pm 。
而且,A12O 3含量越高,PTFE 复合涂层磨损量越小，耐磨性能越优异。
［关键词］氧化铝；聚四氟乙烯；摩擦系数；耐磨性［中图分类号］TQ630.1 ［文献标识码］A ［文章编号］1001-1560(2020)10-0043-04Friction and Wear Characteristics of A12O 3 Modified Polytetrafluoroethylene Composite CoatingsYANG Hao, BIAN Da, GUO Yong-xin, TANG Hai -peng , ZHAO Yong-wu (School of Mechanical Engineering , Jiangnan University , Wuxi 214122, China)Abstract : In order to research the influences of the fillers with different contents on the tribological properties of the polytetrafluoroethylene (PTFE ) composite coatings , the aluminum oxide/PTFE composite coatings with different Al 2 03 contents were prepared by using Al 2 03 asfiller. HT-600 friction/wear tester was employed to test the tribological properties of the coating , and the microscopic morphology of the wearscar was analyzed by three - dimensional profiler and scanning electron microscope. Results showed that the addition of Al 2 03 increased the friction coefficient of PTFE composite coating , and with the increase of A12O 3 content , the friction coefficient gradually increased. However , theabrasion loss of PTFE composite coatings decreased significantly w 让h the addition of A12O 3. When the A12O 3 content increased from 0 to 5% (mass fraction ) , the abrasion volume of the obtained coatings decreased from 1.22x10* pim 3 to 9.24x 107 |xm 3, and the depth of wear scratchdecreased by 2 |xm. Moreover , the higher A12O 3 content led to the smaller wear of the composite coating and the better wear resistance.Key words ： A12O 3 ； polytetrafluoroethylene ； coefficient of friction ； wear resistance0前言聚四氟乙烯(PTFE )是一种优异的自润滑材料，具 有较低的摩擦系数、良好的耐高低温稳定性以及耐腐蚀性能⑴，已被广泛应用于工业、农业生产的各个领 域。
目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)第一章绪论 (3)1.1 自润滑复合材料的研究及应用 (3)1.2 自润滑复合材料的类型 (3)1.3 自润滑复合材料及其摩擦学研究现状 (5)1.4 PTFE基三层复合材料的研究及应用 (5)1.5本论文研究的目的及内容 (7)第二章 PTFE三层复合材料实验测试 (8)2.1 实验装置 (8)2.2 实验条件 (9)2.3 实验小结 (10)第三章不同填料组合对复合材料摩擦学性能的影响 (11)3.1 三层复合材料的配方 (11)3.2 干摩擦条件下的实验结果和分析 (11)3.2.1 实验条件 (11)3.2.2 实验结果 (12)3.2.3 实验分析 (13)3.3 边界润滑条件下的实验结果和分析 (22)3.3.1 实验条件 (22)3.3.2 实验结果 (22)3.3.3 实验分析 (23)3.4 油润滑条件下的实验结果和分析 (33)3.4.1 实验条件 (33)3.4.2 实验结果 (33)3.4.3 实验分析 (34)3.5 本章小结 (43)第四章不同填料的PTFE基三层复合材料磨损机理分析 (44)4.1 不同填料加入量对磨损机理的影响 (44)4.1.1 石墨加入对磨损机理的影响 (44)加入对磨损机理的影响 (45)4.1.2 MoS24.2 填料种类对磨损机理的影响 (46)4.3 多种填料协同添加对磨损机理的影响 (47)4.4 本章小结 (49)第五章结论及展望 (50)5.1 结论 (50)5.2 展望 (50)致谢 (50)参考文献 (50)插图清单未找到图形项目表。
图4.1.2干摩擦12#和13#光学显微照错误!未定义书签。
图4.2 干摩擦22#和23#光学显微照 .................................... 错误!未定义书签。
图4.3 干摩擦10#，12#和14#光学显微照 (49)表格清单未找到图形项目表。
1.2.3.2 聚酰亚胺(PI)基复合材料PI分子主链中具有十分稳定的酰亚胺芳杂环结构，高温下具有其它特种工程润滑材料所不可比拟的优良综合性能，其拉伸强度可达200 MPa,且耐热性和耐辐射性好，在高温、高真空及辐照下稳定，挥发物少。
其中热塑性PI长期使用温度一般在-240～260 ℃，热固性PI长期使用温度可达300 ℃以上[43]。
PI具有良好的机械性能，摩擦性能仅次于PTFE，在与金属干摩擦时，可向对偶面发生转移，起到自润滑作用，并且静摩擦因数与动摩擦因数很接近，防止爬行的能力好。
在实际应用中，为了充分发挥和利用聚酰亚胺的优异特性，常常通过改性或增强技术来制备PI基自润滑复合材料或者聚合物合金。
将PTFE与PI复合加工成减摩材料，可较大幅度的改善复合材料的减摩性能。
黄丽等[44]考察了共混方式对PTFE/PI复合材料的摩擦性能影响，通过实验发现，采用气流粉碎共混方式所得的试样的冲击强度比简单机械共混试样提高 5.3%，摩擦系数与磨痕宽度分别降低6.3％和7.4％。
这是由于在冲击作用下，复合材料中较大的PTFE颗粒周围容易产生应力集中而引发材料的破坏，而经过气流粉碎共混后，PTFE粒径变小，分散更均匀，相对应力集中较弱，因此材料的冲击强度有所提高。
同时，采用气流粉碎共混之后，PTFE颗粒粒径减小，数量增多，更有利于向摩擦面转移，缩短材料达到摩擦动态平衡的时间，从而提高了材料的摩擦磨损性能。
为了得到理想的摩擦磨损性能，人们用石墨、MoS2以及玻璃纤维对PI进行改性。
杨生荣等人[46]通过离子注入的方法对PI进行改性来提高材料的耐磨性，如分别将N+和Fe+离子注入芳香PI薄膜，结果降低了钢对PI膜的摩擦系数。
这是由于离子加入可以有效的改善PI膜的自润滑性能，提高聚合物的硬度，增大交联度，降低其与钢摩擦时的粘着，从而提高聚合物的耐磨性。
此外，离子注入过程中通常会在被注入物质的表面形成一层极薄的无定型碳膜，同时也起到一定的润滑作用。
聚醚醚酮填充聚四氟乙烯摩擦学性能杨东亚;董悦;龚俊【摘要】采用共混-冷压-烧结的工艺制备聚醚醚酮（PEEK）填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料，考察 PEEK 含量对 PTFE /PEEK 复合材料的力学性能和摩擦学性能的影响，用扫描电子显微镜（SEM）观察其磨损表面和对偶表面形貌，并探讨磨损机制。
结果表明：复合材料的拉伸强度随着 PEEK 含量的增加而降低，在一定范围内，冲击强度随着PEEK 含量的增加而增大；随着 PEEK 含量的增多，摩擦因数呈现先减小后增大的趋势，体积磨损率则逐渐减小。
当PEEK 质量分数为20％时，复合材料耐磨性较纯 PTFE 提高了近700倍，其原因在于 PEEK 的加入改变了磨屑形成机制，并能形成均匀连续的转移膜，进而降低了磨损。
%The tribological behavior and mechanical properties of PEEK filled PTFE composites prepared by molding-sintering method were studied.The morphology of worn surface and counterparts was investigated by Scanning Electron Mi-croscope (SEM),and the abrasion mechanical was discussed.The results show that with the increase of PEEK content,the tensile strength of the composites is decreased,the impact strength is enhanced in a certain range of PEEK content,the co-efficient of friction is first decreased and then increased,and the volume wear rate is decreased monotonically.When the mass fraction of PEEK reaches 20%,the wear resistance of the composites is improved about 700 times than the virgin PT-FE.The addition of PEEK transforms the formation mechanism of the wear debris and forms a uniform and continuous transfer film,which reduces the wear rate of composites.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】4页(P60-63)【关键词】聚四氟乙烯;聚醚醚酮;磨损机制【作者】杨东亚;董悦;龚俊【作者单位】兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州 730050;兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州 730050;兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH117.1聚四氟乙烯 (PTFE)作为一种良好的自润滑材料，具有摩擦因数低、耐腐蚀性强、耐高低温性能好等特点，在机械工程领域得到了广泛应用。
不同有机填料填充PTFE复合材料性能的研究
蔡立芳;董华东;李皓;黄承亚
【期刊名称】《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(000)001
【摘要】研究了Ekonol,PEEK,PI刚性有机填料填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的物理机械性能和摩擦磨损性能,探讨了稀土改性剂对复合材料性能的影响.结果表明:填料与基体的分散性和相容性决定了复合材料的宏观性能;Ekonol/PTFE复合材料的物理机械性能和摩擦磨损性能最好,PI/PTFE的综合性能最差;当稀土含量为0.1%时,改性后的复合材料性能最好.
【总页数】4页(P38-41)
【作者】蔡立芳;董华东;李皓;黄承亚
【作者单位】郑州轻工业学院,河南省表界面科学重点实验室,河南,郑州,450002;郑州轻工业学院,河南省表界面科学重点实验室,河南,郑州,450002;郑州轻工业学院,河南省表界面科学重点实验室,河南,郑州,450002;华南理工大学,材料科学与工程学院,广东,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TB331;TQ327.3
【相关文献】
1.拉伸处理对BaSO4填充PTFE复合材料性能的影响 [J], 张冬娜;寇开昌;王志超;晁敏;吴广磊
2.不同填料填充PTFE复合材料的力学及摩擦磨损性能 [J], 陈扶东;龚俊
3.不同方法处理碳纤维增强PTFE复合材料性能的研究 [J], 丁美平;寇开昌;田普锋;颜录科
4.纳米材料填充改性对PTFE复合材料性能的影响综述 [J], 葛正浩;张卫敏
5.不同填料填充的PTFE基粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能 [J], 田雪梅;邹李华;乔红斌
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PTFE的改性研究PTFE的改性研究尽管PTFE具有良好的物化性能，但是也存在一些缺陷，如其机械性能较差、线膨胀系数较大、耐蠕变性差、易冷流、耐磨性差、成型和二次加工困难等，使其应用受到一定限制。
随着我国PTFE产能快速增加，加强PTFE改性技术研究与应用，开发新型高效的PTFE复合材料，已经成为目前国内PTFE的研究与发展方向。
可以通过增强、填充、复配和共混等多种手段对PTFE进行改性，以弥补自身缺陷，主要方法有表面改性、填充改性和共混改性。
一、表面改性PTFE极低的表面活性和不粘性限制了其与其他复合材料的复合，因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性，以提高其表面活性。
常用技术有（a），表面活化技术：可以采用高能射线的辐射使其表面脱氟，在一定装置和条件下与其他材料氟化接枝；用一些惰性气体的低温等离子处理PTFE材料，发生碳-氟或碳-碳键的断裂，生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能，改善其润湿性和粘接性；将PTFE 浸入熔融的醋酸钾中，在适宜温度下处理形成具有一定活性的活化层；PTFE在一定配比的氢氧化钠、二丙烯基三聚氰胺混合液中加热处理，可以提高其表面活性；PTFE经过一定强度和时间的电晕处理，可以形成可胶接的活化层。
（b），化学腐蚀改性：将PTFE经过一定化学试剂处理可以提高其表面活性，这些化学试剂可以是金属钠的氨溶液、萘钠四氢呋喃溶液、碱金属汞齐、五羰基铁溶液等。
（c ），表面沉积改性：将PTFE浸渍在某些金属氢氧化物的胶体溶液中，使得胶体粒子沉积在PTFE表面，从而增大其湿润性，改善其表面活性，而易于与其他材料复合。
上述表面改性方法主要适应于PTFE薄膜，改性后的薄膜广泛应用于化工防腐衬里、密封制品及润滑装置的设计与制造中。
二、填充改性目前填充PTFE制品是产量最大的PTFE树脂产品，通过在PTFE树脂填充无机类、金属类和有机高聚物类等不同填料来改善PTFE的耐压性、耐磨性和冷却性。
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2021， 38（3）： 71*DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2021.03.14聚酰亚胺（PI）是一种主链上含有酰亚胺环的高性能聚合物，具有密度低，力学性能优异，化学稳定性和阻燃性能优良等特点，在航空航天、信息技术、微电子技术、激光等高科技领域具有举足轻重的地位［1-3］。
人们对先进功能材料的要求越来越高，但高生产成本和复杂的生产工艺技术等限制了其广泛应用，这就使制备高性能化、多功能化、低成本化的PI成为引人关注的科研方向。
目前，主要采用化学改性和物理改性的方法。
化学改性主要通过在PI分子结构中引入柔性基团，设计分子结构的异构化等方法，改善其加工性能和功能性；物理改性包括共混改性、共聚改性、填充改性［4］。
填充改性是一种简单有效的改性方法，能够显著提高PI的力学性能、热稳定性、阻燃性能等。
填充改性常用的填料包括无机材料（如碳纳米管，石墨烯，SiO2，二氧化钛等）、金属材料及金属氧化物、芳纶蜂窝芯材（ARHC）等［5-6］。
本文主要综述了无机改性材料对PI性能的影响。
1 石墨烯改性PI石墨烯作为一种质量轻、韧性高、导电性好的碳元素为主的非金属材料［7-8］，其比表面积大、耐磨性好，在惰性空气中温度高达3 000 ℃，而且具有优良的阻燃性能和力学性能［9］。
PI中引入石墨烯，可改善复合材料的隔热性能、阻燃性能、热稳定性和力学性能。
通常，复合材料的阻燃隔热性能增强是由于石墨烯的加入会形成连续排列的无机材料改性聚酰亚胺复合材料的研究进展张玉迪，于 浩，徐新宇*（辽宁石油化工大学 化学化工与环境学部，辽宁 抚顺 113001）摘要：综述了近几年国内外有关聚酰亚胺（PI）改性的研究现状，主要介绍了PI填充改性的方法以及填料的类型，并展望了PI的发展前景。
填充改性不仅是一种快速、简单有效的改性方法，而且能够显著提高PI的热稳定性、力学性能、导电性能等。
