硅灰石的表面改性对其填充PTFE复合材料摩擦学性能和力学性能的影响

利用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和硬脂酸对硅灰石进行表面改性,并对改性后的硅灰石进行类似与聚四氟乙烯(PTFE)复合加工过程中的热处理,测量其处理前后填料与水的接触角的变化,同时还考察了3种改性剂对PTFE/硅灰石复合材料的摩擦学性能和力学性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂改性的硅灰石经过热处理后与水的接触角由64.5°增加到126.5°,表面能接近PTFE基体,相比其它改性剂能够更有效地提高复合材料的摩擦学性能和力学性能。

硅灰石形貌和尺寸因素对PTFE复合材料摩擦学性能的影响

利用同种材质的硅灰石填料有着不同的形貌(纤维状和粒状)和尺寸(d=10μm～60μm;l=50μm～600μm)的特征,考察了填料的形貌和尺寸因素对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料磨损性能的影响,并探讨了其影响机理。研究发现,在低载荷下,对于同样尺寸的填料,粒状填料比纤维状填料填充的PTFE复合材料有着更好的耐磨性;而对于纤维状填料,小尺寸填料填充的PTFE复合材料有着更加优越的耐磨性能。在高载荷下,情况则完全相反,此时大尺寸及纤维状填料填充的PTFE复合材料的耐磨性能更加优越。

纳米SiO_2包覆硅灰石填充改性尼龙1010的摩擦学性能

以硅灰石和水玻璃为主要原料,用无机化学沉积法制备纳米SiO2包覆硅灰石复合颗粒;利用扫描电镜和X射线衍射分析对包覆效果进行表征。将复合颗粒填充到尼龙1010中,对此复合材料进行拉伸、硬度和摩擦磨损实验,并与分别用硬脂酸改性硅灰石、未处理硅灰石填充的尼龙复合材料进行对比。结果表明,将纳米颗粒包覆硅灰石填充到尼龙1010中,可获得较好的结合界面,提高了尼龙复合材料的拉伸强度和硬度,比硬脂酸改性和未经处理的硅灰石更有效地改善了尼龙的摩擦学性能。

晶须状填料对酚醛树脂摩擦材料性能的影响

研究了分别填充钛酸钾晶须、碳酸钙晶须、针状硅灰石对刹车片摩擦磨损性能的影响。采用MPX-2000和XD-MSM摩擦机对样品进行敏感性和抗热衰退性试验以及定速试验,利用扫描电镜对磨损表面和磨屑进行分析。结果表明,碳酸钙晶须对速度敏感性最低,而钛酸钾晶须对载荷敏感性最低,对速度敏感性最高。钛酸钾晶须的摩擦因数稳定在0.29-0.35,衰退率仅为10%,而碳酸钙晶须和针状硅灰石在250℃后,衰退率高达36%和51%。钛酸钾晶须的磨损率变化平稳,高温段仅是碳酸钙晶须的1/4,针状硅灰石的1/6。钛酸钾晶须有利于形成平整摩擦面,但碳酸钙晶须和针状硅灰石易带来表面磨损。

针状硅灰石和纤维状海泡石在摩擦材料中的应用

概述了摩擦材料在汽车工业中的前景 ;对硅灰石和海泡石进行了改性研究 ;重点研究了针状硅灰石和纤维状海泡石在摩擦材料中的应用。结果表明 。

硅灰石填充尼龙1010复合材料摩擦磨损性能

在制备硅灰石填充尼龙(PA)1010复合材料的基础上,测试了复合材料的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)观察摩擦面的形貌,探讨了摩擦磨损机理,分析了复合材料的力学性能和热性能对摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅灰石的加入大幅降低了PA1010与钢材间的摩擦系数和磨损量。当硅灰石质量分数为70%时,复合材料的摩擦系数和磨损量仅为纯PA1010的54.7%和11.4%,PA1010的耐磨性得到显著改善。硅灰石的加入减轻了PA1010的粘着磨损和疲劳磨损,当硅灰石质量分数为70%时只有轻微的犁沟现象。随着热变形温度和拉伸弹性模量的提高,体积磨损量降低,摩擦系数逐渐减小。

硅灰石纤维填充超高分子量聚乙烯基复合材料干滑动摩擦磨损的BP神经网络分析

超高分子量聚乙烯及其复合材料由于其优良的自润滑和防黏性能可用于农业工程装备中的滑动接触部件和触土部件。基于人工神经网络在复杂系统建模问题上的优越性,考察了几种因素对硅灰石纤维增强复合材料的摩擦和磨损性能影响的模型。考虑到输入、输出数据个数,调试设计了一个3×10×2的BP神经网络,其输入层由3个神经元构成,分别为硅灰石纤维的处理方法、硅灰石纤维的加入量和试验过程中的法向载荷。隐含层有10个神经元。输出层2个神经元分别为材料的摩擦系数和磨损量。基于上述BP神经网络对硅灰石纤维增强超高分子量聚乙烯基复合材料的干滑动摩擦磨损性能进行了模拟和预测。对神经网络的训练和检验表明该BP神经网络能够较好地预测影响因素对复合材料的干滑动摩擦和磨损的作用,大部分数据的预测值与试验值的误差在10%以内,其仿真精度能够满足实际的摩擦磨损预测要求。

硅灰石填充双马来酰亚胺/铝滑动副磨损性能

在盘销摩擦磨损试验机上研究了不同用量、粒径的硅灰石填充的双马来酰亚胺复合材料与硬铝的滑动摩擦磨损性能．借助于扫描电镜分析，探讨了硅灰石调节双马来酰亚胺摩擦学性能的作用机理．结果表明：随硅灰石的用量增加、粒径减小，双马来酰亚胺和铝环的耐磨性提高，滑动摩擦系数减小；硅灰石提高滑动副的耐磨性是因为硅灰石促进了双马来酰亚胺在铝 环表面形成牢固的转移膜．

剑麻纤维/硅灰石混杂增强摩擦制动材料的性能

选用纳米粒子改性酚醛树脂为基体,以剑麻纤维和硅灰石混杂为增强纤维,制备了无石棉复合摩擦材料。采用D-MS定速摩擦机对样品进行定速试验,利用扫描电镜对磨损表面进行分析,研究了剑麻纤维/硅灰石不同配比对摩擦材料性能的影响。结果表明,当剑麻纤维和硅灰石的配比为1∶2时,该摩擦材料的力学性能较好,摩擦系数稳定在0.40.5之间,具有较好的耐磨性能,达到了汽车制动器衬片GB5763-1998的规定要求。

表面改性硅灰石纤维填充PTFE复合材料的摩擦学性能

用KH550硅烷偶联剂表面改性的硅灰石纤维(WF)填充PTFE,在MPX-2000型磨损试验机上研究复合材料的摩擦磨损性能,并与经典的炭纤维(CF)填充PTFE复合材料进行比较。采用SEM对磨损面和对偶面进行分析。结果表明:较高载荷(200和300 N)下复合材料摩擦因数随WF含量变化的幅度不大,较稳定地维持在较低值;细小尺寸WF填充PTFE复合材料的耐磨性能较好,在WF质量分数为10%时,复合材料的磨损量只有相同含量CF填充PT-FE复合材料的81%;细小尺寸WF填充PTFE复合材料的磨损面较为平整,存在轻微黏着磨损,其对偶面转移膜平整光滑、结构致密;而CF/PTFE复合材料磨损面存在许多裸露和碎断的CF,犁削和磨粒磨损是主要的磨损形式。

两种纤维状非金属矿物对摩擦材料性能的影响

作者对纤维状硅石和海泡石进行了表面改性 ,研究了不同比例硅灰石 (3 2 5目、80 0目 )和海泡石 (60目、3 2 5目 )对摩擦材料冲击强度、摩擦因数、磨损率等性能的影响。结果表明 ,改性硅灰石和海泡石按一定比例混合使用可作摩擦材料的增强材料。

凹凸棒石和硅灰石对PTFE摩擦磨损行为影响

将凹凸棒石与硅灰石以不同配比添加到聚四氟乙烯(PTFE)中,通过机械混合、冷压烧结的方式制成PTFE/凹凸棒石/硅灰石复合材料。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、同步热分析、邵氏硬度计、环块摩擦磨损试验机、光学显微镜、3D表面轮廓仪对复合材料的理化性能和摩擦学性能进行表征。结果表明,凹凸棒石与硅灰石的引入使得复合材料的结晶度和玻璃转化温度降低,硬度增加,同时磨损率显著降低,其中添加质量分数10%凹凸棒石与30%硅灰石的PTFE的复合材料的磨损率仅为4.1×10^(–6) mm^(3)/(N·m),较纯PTFE的磨损率降低了97.9%,减磨效果最好。研究表明,凹凸棒石与硅灰石的引入有助于在金属摩擦副表面形成转移膜,有效改善了对偶摩擦副的界面特征以及摩擦自适应性,是降低磨损率的主要原因。

硅灰石纤维改性PTFE材料摩擦性研究

采用硅灰石纤维(WF)、青铜粉、石墨填充改性聚四氟乙烯(PTFE),制备了PTFE摩擦材料。结果表明,与用作密封件的传统改性PTFE材料相比,采用WF、青铜粉与石墨复合改性的PTFE材料,具有较好的抗磨损性能,对对磨材料损伤较轻微,具有较好的硬度,能用作长期使用的密封材料。

硅灰石与纳米MoS2对丙烯酸酯橡胶摩擦磨损性能的影响

采用无转子硫化仪、环-块式摩擦试验机、电子和光学显微镜等分析表征手段,考察了硅灰石及其与纳米二硫化钼(MoS2)并用对丙烯酸酯橡胶(ACM)摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着硅灰石用量的增加,改性ACM硫化胶的摩擦因数逐渐降低,而磨损体积呈现出先降低后升高的趋势;当硅灰石用量为35 phr时,硫化胶具有较小的摩擦因数和最好的耐磨性。在35 phr硅灰石改性ACM基础上添加1 phr纳米MoS2时,硫化胶的摩擦因数和磨损体积分别下降到0.4和1.54 mm3,表现出最低的摩擦因数和磨损体积,同时还保持较好的硫化和力学性能。纳米MoS2与硅灰石并用改性ACM时,硫化胶表现出轻微的磨粒磨损特征,磨损面平整光滑,形成的转移膜薄且完整均匀。

硅灰石与石墨对聚四氟乙烯摩擦磨损性能的影响

以针状的硅灰石和鳞片石墨为填料,采用冷压—烧结工艺制备了不同填料含量的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察了复合材料的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜对磨痕和转移膜进行了分析。结果表明,单独填充硅灰石和石墨时,PTFE的磨损率都会随填料含量的增加而降低,硅灰石的作用要强于石墨;但硅灰石会使PTFE的摩擦因数明显增大,而石墨会使PTFE的摩擦因数降低;2种填料提升PTFE耐磨性的作用机理不同,硅灰石在摩擦过程中会在滑动界面区域上逐渐堆积,起到优先承担载荷的作用;而石墨在摩擦过程中会发生片层的滑移与剥离,有助于转移膜的形成;适量的硅灰石(含量为20%,质量分数,下同)与石墨(含量为5%或10%)复合填充能产生协同效应,使PTFE的磨损率进一步降低,耐磨性比未填充的PTFE提高200倍。

叶蛇纹石和硅灰石对聚四氟乙烯摩擦磨损行为的影响

将层状硅酸盐矿物引入聚合物以改善其摩擦学性能的研究,为发展智能自修复型复合材料提供了新思路。将叶蛇纹石和硅灰石粉体作为填料引入聚四氟乙烯(PTFE),通过球磨混合-冷压成型-无压烧结的方式制备得到不同成分的矿物增强PTFE基复合材料。研究了复合材料物相结构、微观形貌与成分、邵氏硬度和干摩擦条件下的摩擦磨损行为,讨论了叶蛇纹石和硅灰石粉体对PTFE/高碳铬轴承钢摩擦副的减摩抗磨协同机制。结果表明:得益于矿物对PTFE的强化作用和对偶表面兼具高硬度和自润滑特性的摩擦反应膜的形成,复合材料表现出优异的摩擦学性能;与添加单一叶蛇纹石相比,硅灰石矿物的添加降低了叶蛇纹石的相变温度,促进了摩擦反应膜的形成,对改善复合材料的摩擦学性能具有良好的协同作用;同时添加10%(质量分数)叶蛇纹石和20%(质量分数)硅灰石的PTFE基复合材料平均摩擦系数和磨损体积较纯PTFE分别降低44.2%和71.4%。

硅灰石增强铸型尼龙复合材料摩擦学行为研究

为了改善铸型(MC)尼龙的摩擦学性能,提出了一种硅灰石表面接枝MC尼龙的表面处理方法,并制备了表面接枝MC尼龙的硅灰石填充MC尼龙复合材料,测试了其力学和摩擦学性能.结果表明:表面接枝MC尼龙硅灰石填充MC尼龙与尼龙基体具有良好的结合界面,复合材料的硬度和拉伸强度分别提高了31%和26%,复合材料的拉伸断裂伸长率下降了68%.干摩擦条件下,MC尼龙复合材料的摩擦因数随硅灰石含量的增加而升高,5%质量分数硅灰石填充MC尼龙复合材料的摩擦因数达到0.5;水润滑条件下,硅灰石对MC尼龙摩擦因数影响较小,3种材料的摩擦因数均为0.18;2种试验条件下,填充硅灰石复合材料的磨损率显著降低,耐磨性能较纯MC尼龙分别提高了5倍和2倍.MC尼龙复合材料的磨损主要为磨粒和黏着磨损.

硅灰石纤维与二硫化钼填充改性聚四氟乙烯复合材料的性能研究

通过粉末冶金方法制备了硅灰石纤维(WF)与二硫化钼(Mo S2)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了WF含量对WF-Mo S2/PTFE复合材料的拉伸、硬度与摩擦磨损性能的影响,并用扫描电镜对复合材料的摩擦面进行了分析。结果表明:添加WF和Mo S2后,复合材料的硬度提高;断裂伸长率相比于纯PTFE平均降低70%;WF质量分数超过7%后,复合材料的抗拉强度逐渐降低。加入WF后,复合材料的摩擦因数迅速提高,同时磨损进一步降低。通过扫描电镜分析发现,WF在摩擦面上优先承受载荷,减少基体PTFE与对偶面的摩擦,进而降低磨损量;Mo S2颗粒在摩擦过程中容易磨损,其碎屑在摩擦面起到润滑作用。Mo S2的质量分数为18%,WF质量分数为7%时,WF-Mo S2/PTFE复合材料的磨损量较低,同时摩擦因数也较小。

凹凸棒石–硅灰石/PTFE复合材料摩擦磨损性能及其机理

将机械力化学改性后的凹凸棒石和硅灰石粉体添加到聚四氟乙烯(PTFE)中,通过机械搅拌、冷压烧结制成矿物/聚合物复合材料。采用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、热重–差热同步热分析、偏光显微镜、X射线光电子能谱、邵氏硬度计和环块摩擦磨损试验机对复合材料的理化性能及其摩擦磨损特征进行了研究。结果表明:添加凹凸棒石和硅灰石后,PTFE复合材料的结晶度、玻璃转化温度降低,硬度增加,摩擦系数稍有增加但磨损率显著降低。研究认为,凹凸棒石和硅灰石有利于金属摩擦副表面转移膜的形成,有效改善了PTFE复合材料与对偶金属摩擦副摩擦界面的自适应性,是导致摩擦副磨损率显著降低的主要原因。