表面处理纳米Si3N4PTFE复合材料的力学与摩擦学性能.pdf

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1、2009年11月润滑与密封NOV．20o9第34卷第l1期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．34No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2009．11．011表面处理纳米SiN4／PTFE复合材料的力学与摩擦学性能顾红艳何春霞(南京农业大学工学院江苏南京210031)摘要：用热压成型法制备了纳米SiN填充的聚四氟乙烯(FE)复合材料，研究了纳米SiN质量分数、表面处理对PTFE复合材料力学和摩擦磨损性能的影响，用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口形貌进行观察，分析了复合材料增强机制。结果表明：未处理纳米SiN能提高复合材料的硬度和耐磨性，但拉伸强度

2、和冲击强度有所降低；表面处理纳米SiN后，FIFE复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩性能有所提高。拉伸断I：1的微观分析表明，表面处理SiN在FE基体中有较好的分散性，与PTFE基体界面结合较好。关键词：纳米siN；聚四氟乙烯；表面处理；力学性能；摩擦磨损性能中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：0254—0150(2009)11—040—4MechanicalandTribologicalPropertiesofPTFECompositesFilled、)l，ithNano．SiNbySurfaceTreatmentGuHongyanHeChunxia(EngineeringColl

3、ege，NanjingAgriculturalUniversity，NanjingJiangsu210031，China)Abstract：Thecompositesofpolytetrafluoroethylene(PTFE)filledwithnano-Si3N4werepreparedbyheatingcompres—sionmolding．Theeffectsofcontentandsurfacetreatmentofnano-Si3N4onthemechanical，frictionandweal"propertiesofPTFEcompositeswereinvestigated．

4、Thetensilefractureswereobservedbyascanningelectronmicroscope(SEM)．Thestrengthenmechanismforthecompositeswasinvestigated．Theresultsshowthattheuntreatednano—Si3N4canraisethehardnessandwearresistanceofcomposites，butitreducestensilestrengthandimpactstrengthofthecomposites．Nano·Si3N4bySurfacetreatmentinc

5、reasesthetensilestrength，impactstrengthandfrictionpropertiesofcomposites．Themicro·analysisoftensilefractureshowsthatnano—Si3N4bysurfacetreatmenthasabetterdispersioninthePTFEmatrix，andhasabettercombinationwiththePTFEmatrix．Keywords：nano—Si3N4；PTFE；surfacetreatment；mechanicalproperty；frictionandwearpr

6、operty聚四氟乙烯是含氟塑料中综合性能最突出、应用优点，在许多领域有着广泛的应用。但由于纳米最广泛的一种工程塑料，其中F．C键具有很高的键Si，N具有高的表面自由能，极容易发生团聚，为了能，属稳定的化学键，因此具有很高的耐腐蚀性和耐减少纳米粒子团聚，通常对纳米粉体进行表面改性。热性能，它的大分子为线性结构，属非极性聚合物，研究表明，可以通过表面的物理和化学改性来提高纳表面自由能很低，因此具有很低的动、静摩擦因数。米粉体的可分散性，从而增强纳米粒子与聚合物基体但由于聚四氟乙烯大分子间吸引力较小，带状晶体易的黏结强度。笔者对纳米siN填充的PTFE复被片状剥离，因而表现为力学性能差、耐磨损性差

7、和合材料进行了力学和摩擦磨损性能测试，研究了纳米承载变形大等缺点，限制了其广泛应用。为此，多年si，N质量分数、偶联剂表面处理对PTFE复合材料来许多学者对PTFE进行了多种改性J，以提高性能的影响。PTFE的综合性能，扩大其在各领域中的应用。1试验部分纳米siN是一种性能优异的陶瓷粉体，具有耐1．1原材料高温、高强度、高硬度、优良的耐磨性和自润滑性等PrFE，粒径20～30Ixm，由南京玻璃纤维