热塑性聚酰亚胺复合材料的磨擦磨损性能

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1、南京工业大学硕士学位论文热塑性聚酰亚胺复合材料的磨擦磨损性能姓名：潘泽波申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：黄培20040501南京工业大学硕士学位论文摘要摩擦磨损是发生在材料相对运动接触表面的一种非常普遍的现象。随着科学技术的迅速发展，高分子材料以其独特的性能备受青睐，广泛应用于各个领域。现代航空、汽车、电子及国防工业对材料的摩擦磨损性能、力学性能、耐高低温以及化学稳定性等提出了越来越高的要求。聚酰亚胺(PI)为迄今综合性能最优的一类特种工程塑料，其耐热性、力学性能和抗腐蚀辐射性能均十分优异，还是一种理想的耐高温、自润滑的摩擦基体材料。在pl中填充固体润滑剂P

2、TFE、MoS2、石墨及增强纤维，可进一步提高PI复合材料的耐磨损和力学性能，为近年来摩擦材料研究的热点之一。本文针对一种新型热塑性PI树脂，分别采用聚四氟乙烯(PTFE)和短切碳纤维(CF)进行改性，实验考察了PI纯树脂及其复合材料的摩擦磨损性能，并对磨损机理和极限PV的测定进行了探讨。为涿入研究P1材料的摩擦磨损性能，本文首先对摩擦磨损试验机进行了改进，实现了摩擦系数和温升的连续测定，并在此基础上对比研究了一种新型热塑性PI及其复合材料的摩擦性能。实验重点研究了PTFE含量对复合材料摩擦瘩损性能和力学性能的影响，并进行了微观结构分析。结果表明：PTFE能显著降低复

3、合材料的摩擦系数和磨损率；当PTFE添加量达到30％时，复合材料同时呈现出最低的摩擦系数和磨损率；随PTFE含量的增加，复合材料的力学性能均随之降低，相应复合材料表现出不同摩擦磨损机理。文本进一步采用CF增强PI，并测定了CF含量对复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着CF含量的增加复合材料的压缩强度、弯曲强度、拉伸强度不断增大；CF的加入也同时对材料的摩擦磨损性能有一定程度的影响，随着CF含量的增加复合材料的摩擦系数先降低后基本维持不变，而磨损率先降后升。cF含量约为10％时，复合材料的摩擦系数和磨损率最低，分别为O．12和1．83X104cm3．N-

4、1．ITI～；由磨损面的电子扫描电镜形貌(SEM)分析可知，低含量cF复合材料主要是粘着磨损，而高含量主要是磨粒磨损。针对PTFE改性PI复合材料，实验探讨了摩擦材料重要的工程参数一极限摘要PV值的测试方法，比较了转速和载荷对极限PV值的影响，并测定了复合材料的热形变温度(HDT)。结果表明：当载荷和转速达到一定值后，材料出现塑性形变和剥离，此时摩擦系数和摩擦面温度同时急剧上升，此现象可以作为判断材料达到极限PV值的依据：同时极限PV下的摩擦面温度与材料相应载荷下的热形变温度呈一致的变化趋势；在低转速、高负载条件下复合材料的摩擦系数比高转速、低负载下低，相应具有更高的

5、极限PV值。关键词：热塑性聚酰亚胺复合材料摩擦磨损摩擦磨损机理II南京工业大学硕士学位论文ABSTRACTThefrictionandwearbehavioraretheuniversalphenomenonforthemovingpansincontact．Nowadays，thepolymersespeciallyforthehighperformancepolymershavefoundmoreandmoretribologicalapplicationsandareincreasinglydisplacingmetalsaMorceramicsinvariou

6、sfieldsfortheirexcellentproperties。Recentlytheaircraft，Car，electronicsandmilitaryindustriesrequiremoreadvancedmaterials，whichhavebeRertribologicaipropertieswithhighertoad-carryingcapacity，chemicalstabilityandhighertemperatureresistance．PI，asoneofthemostexcellentengineeringplastics，iswel

7、lknownfortheirmarkedthermal—stability,excellentmechanicalpropertiesandresistancetomostofsolvents，andbecomingoneofbestcandidatesforhightemperaturetribologicalapplications．ManystudiesarefocusedontheimprovementsinmechanicalandtribologicalpropertiesofPIfilledwithsolidlubricantsandf