自润滑材料的原理和应用

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。

聚四氟乙烯特点及应用聚四氟乙烯是一种具有独特特点和广泛应用的材料。

以下是关于聚四氟乙烯的特点及应用的详细介绍。

特点：1. 耐腐蚀性：聚四氟乙烯在大多数化学物质中都具有极高的耐腐蚀性。

它可以耐受强酸、强碱、有机溶剂和许多氧化剂的侵蚀，使其成为化工行业及实验室中广泛使用的材料。

2. 高温稳定性：聚四氟乙烯的熔点较高，为327摄氏度，且可在高温下长时间使用。

它能耐受高达260摄氏度的温度，且在低温下也能保持良好的性能，使得该材料在极端的温度环境下仍能有效运作。

3. 低摩擦系数：聚四氟乙烯是一种低摩擦材料，其摩擦系数仅为0.05-0.08。

这使得它具有优异的自润滑性，能有效减少机械设备的磨损和能量损失。

4. 不粘性：聚四氟乙烯具有良好的不粘性，几乎没有与其表面接触后会附着的物质。

这使得其在食品加工、医疗器械和粉末涂料等领域得到广泛应用。

5. 电绝缘性：聚四氟乙烯是一种优异的电绝缘材料，具有较高的介电强度和体积电阻率。

它能在高频率下保持稳定的电性能，因此广泛应用于电子器件和电气设备中。

应用：1. 化学工业：由于聚四氟乙烯的耐腐蚀性和高温稳定性，它常被用于制造化工设备，例如泵、阀门、储罐和管道等。

它可以应对多种强酸、强碱和有机溶剂的侵蚀，保持设备的安全性和稳定性。

2. 食品加工：聚四氟乙烯的不粘性和耐高温性使其成为食品加工行业中常用的材料。

例如，它被用于制作不粘锅、面包机、烤箱衬板等，可以有效减少食物烧焦和附着于烹饪设备上的可能性。

3. 医疗器械：由于聚四氟乙烯的良好生物相容性和不粘性，它被广泛应用于医疗器械制造中。

例如，它被用于制作导管、人工心脏血管、人工关节等，可以减少医疗器械与组织之间的摩擦和感染的可能性。

4. 电子器件：聚四氟乙烯具有良好的电绝缘性能，因此常被用于制造电子器件。

例如，它被用作电子绝缘材料、线缆绝缘层、电容器和变压器绝缘片等。

5. 汽车工业：聚四氟乙烯的低摩擦系数和耐磨性使其在汽车制造中得到广泛应用。

无油衬套的介绍及使用无油衬套：又称为自润滑轴承，是一种兼有金属轴承特点和无油润滑轴承特点的新颖润滑轴承，由金属基本承受载荷，特殊配方的固体润滑材料气润滑作用，呀酒瓯承载能力强高、耐冲击、耐高温、自润滑能力强等特点，特别适用于重在，低速，往复或摆动等难以润滑和形成油膜的场合，也不怕水冲和其他酸液的侵蚀和冲刷。

无油衬套的主要材质：一、高力黄铜：高力黄铜应用非常广泛，经铸造制作成轴瓦和衬套，国内现在主要以高力黄铜为基体制作的固体润滑无油轴承（简称无油轴承），是采用高力高强度黄铜为基体，并径向嵌入排列有序的圆柱状高分子填充物为磨擦材料（一般为石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、机油等润滑剂），其优越性主要在于其使铜合金和非金属减磨材料有了各自互补优点，既具有很高的承载能力，又突破一般轴承依靠油膜油脂润滑的界限，实现了无油润滑，嵌入的固体润滑易形成润滑膜，对其摩擦磨损性能起到了很大的改善作用，稳定可靠性价比高。

高力黄铜无油衬套产品分类：1.直柱型，分为厚壁型、薄壁型，厚壁型厚度4mm，薄壁型：2mm2.带肩型，防脱落带肩型，分为厚壁、薄壁，公差：内E7、外r6。

3.法兰型，分为圆法兰、方法兰、对边法兰，内径公差可选：F7、G6，外径公差只有：h7。

4.法兰引导型，有效的保证反侧的空间。

5.止推型，分为标准型、锥空型、沉空型6.方形无油衬套固定座组件7.垫片、滑板二、锡青铜：以锡为主要合金元素的青铜。

含锡量一般在3～14%之间，主要用于制作弹性元件和耐磨零件。

具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性，易切削加工，钎焊和焊接性能好，收缩系数小，无磁性。

较高的强度、耐蚀性和优良的铸造性能，长期以来广泛应用于各工业部门中。

锡青铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。

用于各种电缆和导线，电机和变压器的这种，开关以及印刷线路板在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。

较为均匀和细小 ， 但是晶体 之间的孑 隙较多使整体 Ｌ
的性能不好。而且在 １０ ￣时生成 了球状或椭球 ５０Ｃ 状的晶体 。 生长在空隙等缺 陷中， 且 尺寸较大。由
ＸＤ Ｒ 分析得知 ， 该球状 晶体为 Ｆ３ ， 晶体 为硬质 ｅ 此 Ｂ
硼化物， 具有较高 的耐磨性和强度 ， 但是由于其尺寸 过大 ， 影响 了整个材料 的均匀性 ， 得强度有所降 使
１４ 性能测 试 ．
利用德 国 ４ １３型抗折仪 ， ０／ 采用三 点弯曲法测
定各配方试样的抗折强度 。吸水率测定用电子天平 称量 ， 精度为 ０ ００ ｇ ．０１。用 日产理学 Ｄ ２０ｍｘＰ Ｃ２０ ａ／ Ｃ 对试样进行了 Ｘ Ｄ测试 ， Ｒ 分析其 物相组成 。用 日立
１ 实验部分
（） Ｎ与 Ａ２３ 良好 的物 理 化 学 相容 性 ， １Ｂ １ 有 ｏ
Ａ２３ ｌ 陶瓷中 Ｂ ｏ Ｎ含 量在 １％时 ，Ｎ能够均匀 的分 ０ Ｂ
散于整个材料体 系， 在材料受到摩擦力时起到 自润
滑效 果 。
（） Ｎ Ａ２３ ２Ｂ ／ １ 复合材料在 １５。 Ｏ ６０Ｃ烧成时具有较 为致密的显微结构和均匀的晶粒尺寸。层状复合使
１ １ 实验 原料 ．
Ｓ ５０ 一 ７ 扫描电镜 Ｓ Ｍ观察 了试样断 口形貌和磨损 Ｅ
表 面的形 貌 。
陶瓷基体原料 特细煅 烧 Ａ （ 粉 ，Ｂ ， ｌ） ２３ ｈ Ｎ 分析纯 （９ １ ， ９ ．％）粒度 １． ； ０ｔ 在原料 中添加 了少量 的铁粉 ／ ｍ
和苏州土作为烧结助剂 ， 加入少量锡粉作为还原剂 ；
为黏结剂 ， ２％的无水乙醇为球磨介质。 约 ０
１２ 实验 配方 ．
表 １ 实验 配方