为了提高聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦学性能,采用机械混匀、带温预压及烧结等工艺制备了莫来石和碳纤维填充的PTFE基复合材料,并通过FTIR、XRD、万能材料试验机、洛氏硬度计、DSC及热机械分析分别表征了PTFE基复合材料的显微结构、力学性能和热学性能;然后,使用MRH-3型高速环块磨损试验机测定了复合材料的摩擦系数和磨损率,通过自制的硅油砂浆磨损装置测定了复合材料在不同温度下的耐砂浆磨损性能;最后,借助3D测量激光显微镜研究了复合材料摩擦面形貌,并分析了摩擦磨损机制.结果表明:莫来石和碳纤维在PTFE体系中起到填充增强作用,20wt％莫来石-10wt％碳纤维/PTFE复合材料的弹性模量由364 MPa增加至874 MPa;20wt％莫来石-10wt％碳纤维/PTFE复合材料的干摩擦系数较大,但其磨损率与纯PTFE相比降低了3个数量级以上,且此复合材料在水摩擦条件下仍能保持较好的摩擦系数和磨损率,摩擦系数为0.157,磨损率为7.40×10-6 mm3·N-1·m-2;此外,20wt％莫来石10wt％碳纤维/PTFE复合材料在较高温度下仍能表现出良好的耐砂浆磨损性能.所得结论表明改性得到的PTFE基复合材料的摩擦学性能显著提高,复合材料可用于有杆抽油井防偏磨.
参考文献
| [1] | 师延龄;王文东.碳纤维填充聚四氟乙烯的性能及应用[J].有机氟工业,2005(3):23-25. |
| [2] | Wang, Tao;Wang, Jue;Yan, Ping;Ran, Juijuan.Influence of Temperature on Electrical Aging Characteristics of Polytetrafluoroethylene Under Nanosecond Pulses[J].IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation: A publication of the IEEE Dielectrics and Electrical Insulation Society,20152(2):1171-1175. |
| [3] | K.P. Murali;S. Rajesh;Om Prakash.Preparation and properties of silica filled PTFE flexible laminates for microwave circuit applications[J].Composites, Part A. Applied science and manufacturing,20098(8):1179-1185. |
| [4] | Mazza, Luigi;Trivella, Andrea;Grassi, Roberto;Malucelli, Giulio.A comparison of the relative friction and wear responses of PTFE and a PTFE-based composite when tested using three different types of sliding wear machines[J].Tribology International,2015:15-21. |
| [5] | H. Kurz;E. Roos.Design of floating type bolted flange connections with grp flanges[J].International Journal of Pressure Vessels and Piping,2012:1-8. |
| [6] | 黄丽;孙正滨.PTFE复合材料力学与摩擦性能的研究[J].复合材料学报,2000(4):54. |
| [7] | 周波;阚松.碳纤维改性PTFE密封材料制备技术研究[J].化工新型材料,2013(4):81-83. |
| [8] | 徐红星;袁新华;程晓农;宋伟;应伟斌.碳纤维/玻璃纤维/石墨协同改性PTFE复合材料力学性能[J].润滑与密封,2007(9):88-90,118. |
| [9] | Yang, Mingming;Zhu, Xiaotao;Ren, Guina;Men, Xuehu;Guo, Fang;Li, Peilong;Zhang, Zhaozhu.Influence of air-plasma treatment and hexagonal boron nitride as filler on the high temperature tribological behaviors of hybrid PTFE/Nomex fabric/phenolic composite[J].European Polymer Journal,2015:143-151. |
| [10] | 万芳新;何春霞;黄晓鹏.碳纤维填充PTFE复合材料摩擦磨损性能研究[J].甘肃农业大学学报,2009(2):157-160. |
| [11] | Shangguan Qian-qian;Cheng Xian-hua.On the friction and wear behavior of PTFE composite filled with rare earths treated carbon fibers under oil-lubricated condition[J].Wear: an International Journal on the Science and Technology of Friction, Lubrication and Wear,200611/12(11/12):1243-1247. |
| [12] | Shangguan QQ;Cheng XH.Friction and wear of rare earths modified carbon fibers filled PTFE composite under dry sliding condition[J].Applied Surface Science: A Journal Devoted to the Properties of Interfaces in Relation to the Synthesis and Behaviour of Materials,200722(22):9000-9006. |
| [13] | 程先华;薛玉君;谢超英.稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的滑动磨损性能[J].复合材料学报,2003(3):108-112. |
| [14] | 张招柱;薛群基;刘维民;沈维长.金属硫化物及石墨填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究[J].复合材料学报,1999(4):58-63. |
| [15] | 何春霞.不同纳米材料与石墨混合填充PTFE复合材料摩擦磨损性能[J].复合材料学报,2002(06):111-115. |
| [16] | Jing Wang;Huamin Kou;Xuejian Liu.Reinforcement of mullite matrix with multi-walled carbon nanotubes[J].Ceramics International,20075(5):719-722. |
| [17] | 刘琼琼;徐冬梅;柳峰;丛后罗.低纳米莫来石填充聚丙烯的力学性能[J].塑料,2009(3):21-22,60. |
| [18] | 刘琼琼;徐冬梅;丛后罗;柳峰.低纳米莫来石填充聚丙烯的结晶性能研究[J].塑料,2009(2):98-100. |
| [19] | 刘琼琼;曹静;杜荣妮;傅强.莫来石与沉淀法白炭黑填充丁苯橡胶复合材料的性能比较[J].合成橡胶工业,2011(2):133-138. |
| [20] | 黄海刚;王彩云;施点望.聚四氟乙烯纤维的定性鉴别研究[J].中国纤检,2014(17):78-81. |
| [21] | 傅平秋;刘高魁;郭九皋.烧结莫来石的某些结构矿物学特征[J].矿物学报,1992(03):235-242. |
| [22] | 杨秀丽;崔晓昱;崔崇;马海龙;杨庆.托贝莫来石晶体的高温相变规律研究[J].光谱学与光谱分析,2013(8):2227-2230. |
| [23] | 张雁鸿 .纳米颗粒增强PTFE材料的制备方法及其性能研究[D].华中科技大学,2006. |
| [24] | 荆桂花;张玉军;龚红宇;许妹华;霍少丽.多晶莫来石纤维的制备研究?[J].功能材料,2015(z1):161-163. |
| [25] | 陈宝书;栾道成;魏倩;徐涛;赵正平.聚四氟乙烯/纳米CaCO3复合材料制备及性能研究[J].化工新型材料,2010(6):105-107. |
| [26] | 马芳;金石磊;王文东;李小慧;顾哲明;王萍.PTFE复合材料力学性能及摩擦磨损机理的研究[J].广州化工,2011(13):48-51. |
| [27] | 颜录科;李炜光;孙增智.玻璃纤维/聚四氟乙烯复合材料的制备与性能研究[J].绝缘材料,2010(4):3-5. |
| [28] | 田华;解旭东;宋希文.TiO2改性PTFE复合材料力学与摩擦性能的研究[J].内蒙古科技大学学报,2010(4):334-338. |
| [29] | 陈碧波;余志伟.石英粉填充聚四氟乙烯复合材料的蠕变性能[J].润滑与密封,2011(10):57-61. |
| [30] | 颜录科;李炜光;高莉宁;孙增智.碳纤维/硫酸钡混杂增强聚四氟乙烯复合材料的研究[J].绝缘材料,2010(1):14-17,20. |
| [31] | 牛永平;韩明;杜三明;张军凯;张永振.纳米氧化铝改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究[J].工程塑料应用,2010(2):59-62. |
| [32] | 高攀;寇开昌;张冬娜;史海林;卓龙海.定向拉伸对PTFE／BaSO4复合材料性能和结构的影响[J].中国塑料,2012(12):76-80. |
| [33] | 郑振超;寇开昌;张冬娜;侯梅.聚四氟乙烯/聚苯酯共混物的蠕变及结晶性能研究[J].中国塑料,2013(7):52-56. |
| [34] | 徐颖;张勇.测量玻璃化转变温度的几种热分析技术[J].分析仪器,2010(3):57-60. |
| [35] | 项东虎;席博;朱亚波.碳纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究[J].淮阴工学院学报,2010(5):4-9. |
| [36] | 杨丽君;王齐华;宁丽萍;杨景锋;赵普.碳纤维及石墨填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究[J].材料科学与工程学报,2004(5):705-708. |
| [37] | 李国一;叶素娟.纳米Al2O3与青铜粉协同填充PTFE复合材料的性能研究[J].塑料工业,2012(11):78-81. |
| [38] | Huaiyuan Wang;Xin Feng;Yijun Shi;Xiaohua Lu.Effects of fibrous fillers on friction and wear properties of polytetrafluoroethylene composites under dry or wet conditions[J].中国颗粒学报（英文版）,2007(06):414-419. |
| [39] | 汪怀远;冯新;朱艳吉;陆小华.高温耐磨PTFE复合材料的力学性能和摩擦性能[J].高分子材料科学与工程,2010(4):97-99,103. |
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