纳米ZrO_(2)增强PEEK/PTFE复合材料摩擦行为分子动力学模拟

为了从微观结构探究和揭示纳米二氧化锆(ZrO_(2))对聚醚醚酮(PEEK)/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦行为的影响,在10%PEEK/PTFE复合材料中,分别添加质量分数4%、6%、8%、10%的纳米ZrO_(2),制备4种纳米ZrO_(2)填充PEEK/PTFE复合材料,并基于分子动力学(MD)方法构建4种复合材料与铁对摩的摩擦模型。结果表明:适量纳米ZrO_(2)可增强PEEK/PTFE复合材料分子链抵抗剪切变形的能力,在聚合物分子链之间形成较强的范德华力,改善了PEEK/PTFE复合材料摩擦性能;纳米ZrO_(2)在摩擦过程中能有效抑制层间滑移现象,在复合材料中起到吸附聚合物分子链的作用,增强了原子间相互作用,阻碍摩擦过程分子链内部滑移;其中质量分数6%纳米ZrO_(2)填充的复合材料摩擦性能最佳。

POB改性Nano–SiO_(2)/PTFE复合材料的摩擦转移特性研究

为了研究填充聚苯酯(POB)对Nano–SiO_(2)改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料转移膜演化及摩擦性能的影响,采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备Nano–SiO_(2)/POB–PTFE和Nano–SiO_(2)/PTFE两种复合材料;采用间歇称重法和原位观察法,在LSR–2M型往复摩擦磨损试验机上进行干摩擦试验;利用AXIO Imager.A2m光学显微镜、QUANTA FEG 450热场发射扫描电镜和MicroXAM–800非接触式3维表面轮廓仪分别表征转移膜的表面形貌、微观结构和3维形貌,从微观角度分析摩擦转移机理。试验结果表明,Nano–SiO_(2)/PTFE复合材料的转移膜在对偶表面上形貌变化较快,不断重复“生成–脱落”过程,并伴随严重磨损,且没有形成较完整的转移膜。此外,生成的转移膜分层明显,且脱落痕迹显著,并有大量米粒状的磨屑附在对偶面上,导致反光性较差。而用POB填充Nano–SiO_(2)/PTFE复合材料不仅增强了转移膜在对偶表面上的黏附力,还促进了均匀、连续转移膜的更好形成,对偶表面反光性好;并且,Nano–SiO_(2)/POB–PTFE复合材料的磨损率较Nano–SiO_(2)/PTFE复合材料降低了两个数量级。POB有强黏附性,而Nano–SiO_(2)在摩擦过程中易嵌入对偶面形成机械互锁,故这两种填料共同改性PTFE可形成协同减磨效应,从而有效促进复合材料转移膜的均匀生成及稳固黏附,并大幅降低磨损率。本文的研究结论对斯特林发动机活塞环干摩擦密封材料的研制有良好的指导意义,有利于碟式太阳能热发电系统高性能密封件的研发。

氧化石墨烯和纳米SiO_(2)增强PTFE复合材料的摩擦磨损行为

为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅(nano-SiO_(2))和氧化石墨烯(GO)填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO_(2)和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO_(2)和GO的减摩机制。结果表明:单独填充nano-SiO_(2)与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO_(2);GO和nano-SiO_(2)复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO_(2)/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO_(2)和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。

CNTs@T321纳米微囊填充PTFE的自润滑性能

为了提高聚四氟乙烯(PTFE)的力学性能并改善其摩擦学性能,提出利用内部空腔负载润滑剂硫化异丁烯(T321)的碳纳米管微囊(CNTs@T321)作为PTFE的增强相,摩擦时纳米微囊可释放出T321,可使PTFE具有更好的润滑性能。研究填充量等对PTFE的力学和摩擦学性能的影响,分析纳米微囊在PTFE材料中的存在形式,揭示摩擦过程中微囊释放T321并产生自润滑效果的机理。结果表明:当填充量较少时,微囊可以提高PTFE的抗拉强度,当填充量超过3%(质量分数)时则会降低PTFE的强度;在不同的测试转速和载荷条件下,填充微囊都可以降低PTFE的摩擦因数和磨损率,且转速或载荷越高,减摩作用越明显,但磨损率也越大。摩擦过程中,随着PTFE的磨损,纳米微囊可释放出T321,T321在磨损界面上形成自润滑层,从而产生减摩、抗磨效果。

金属锌与PTFE改性建筑陶瓷表面的润湿性能研究

目的结合金属锌和聚四氟乙烯(PTFE)改性技术,制备具有微纳复合结构表面的超疏水、防污染、自清洁建筑陶瓷。方法基于现有工业陶瓷生产方法,在陶瓷釉料中掺入质量分数为60%的金属锌粉,通过高温烧结在陶瓷表面构建微纳复合结构,随后在其表面喷涂PTFE涂料进行低表面能处理,从而制得超疏水性建筑陶瓷。利用扫描电镜和光学轮廓仪,观察陶瓷表面微纳形貌。通过X射线能谱仪,对陶瓷表面的化学元素组成进行分析。使用光学测量系统,测量水滴在陶瓷表面的静态接触角和滚动角。根据测试结果分析5种烧结温度对陶瓷表面微纳结构和润湿性能的影响。结果随着烧结温度的升高,陶瓷表面的均方根粗糙度(Sq)先增大后减小,对应的疏水性能先增强后减弱。在1000℃(保温10 min)烧结温度下,Sq达到最大值,为(17.52±2.54)μm,表现出最优的超疏水性能,其静态接触角和滚动角分别为165.6°和8.2°,并且该表面展示出良好的防污能力和耐磨性。结论液滴与陶瓷表面接触时,由金属锌粉烧结形成的微纳复合结构和低表面能的PTFE起耦合协同作用,陶瓷表面与液滴形成固-液-气三相复合接触的Cassie-Baxter状态,即阻隔的空气垫阻碍液体浸入微纳复合结构之中。随着陶瓷表面粗糙度的增加,气-液接触面积增加,从而使得疏水性能得到提升。

抗菌性薄膜的微纳制备工艺研究

针对当前消毒薄膜抑菌效果有待提高,以及制备过程中安全性差、均匀性不容易控制、结合力差的问题。本文研究了制备多功能抗菌薄膜的微纳工艺,工艺包括镀银膜、喷涂TiO_(2)纳米颗粒、镀聚四氟乙烯膜和纳米压印4个步骤。采用金黄色葡萄球菌进行抑制菌实验,结果表明,本文制备的抗菌膜的抑菌效果是湿法镀银工艺制备的消毒膜的3.7倍。本研究为人类健康,特别是医疗器械等行业抑菌杀菌膜的生产提供了新产品和新工艺。

纳米Al_(2)O_(3)与CaSO_(4)晶须协同填充PTFE复合材料的性能研究

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了不同质量分数的纳米Al_(2)O_(3)和CaSO_(4)晶须(CSW)协同填充PTFE复合材料,考察了PTFE复合材料的摩擦学性能,使用SEM观测了复合材料磨损表面的微观状况,并探讨了其磨损的机理。结果表明:PTFE复合材料的硬度随着纳米Al_(2)O_(3)质量分数的增加而增大;对于改性与未改性填充的两个PTFE复合材料系列,纳米Al_(2)O_(3)质量分数在5%~25%范围内与CSW共混填充PTFE均具有较好的协同效应,并都可以显著降低CSW单一填充PTFE复合材料摩擦系数和磨损率;PTFE复合材料的磨损机理随着纳米Al_(2)O_(3)质量分数的增加逐渐由黏着磨损变为轻微的磨粒磨损。

含纳米PTFE颗粒润滑脂的润滑性能研究

在四球摩擦磨损试验机上考察纳米PTFE颗粒作为添加剂对复合钛基润滑脂摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜分析试验钢球磨斑的表面形貌,并利用X射线光电子能谱仪检测磨斑表面化学元素的组成及状态。结果表明,在一定添加量范围内,纳米PTFE可以改善复合钛基润滑脂的摩擦磨损性能,其中纳米PTFE质量分数为3%时,复合钛基润滑脂具有最佳的抗磨、减摩性能,可使摩擦因数、磨斑直径分别降低约25.4%和18.9%。纳米PTFE颗粒在钢球表面发生摩擦化学反应,生成了一层金属氟化物,有效地抑制了摩擦表面的黏着磨损和接触疲劳。

电刷镀Ni-PTFE纳米复合镀层的摩擦特性研究

利用电刷镀技术在A 3钢基底上制备了N i-PTFE纳米复合镀层;采用S-2700型扫描电子显微镜观察纳米复合镀层经抛光腐蚀后的表面形貌;采用HX-1000型显微硬度计测量复合镀层的显微硬度;采用M XTX S/X 20-0186型划痕试验仪测量纳米复合镀层的表面粗糙度和定载荷及变载荷作用下镀层的摩擦系数.结果表明:PTFE可以使复合镀层的组织致密,降低复合镀层的硬度和表面粗糙度;在室温、较小载荷及干摩擦条件下,PTFE可以降低复合镀层的摩擦系数(最低降至0.046);复合镀层和普通镀层的摩擦系数均随载荷的增加而增大;在较低载荷作用下,复合镀层的摩擦系数小于普通镀层的摩擦系数.

不同纳米填料增强PPS-PTFE共混物的摩擦磨损性能分析

利用机械共混、冷压成型、烧结等工艺制备了3种复合材料,并利用MRH-3型摩擦试验机考察了不同速度、不同载荷、不同温度下复合材料的摩擦磨损性能。采用JSM-5600LV扫描电子显微镜观察分析转移膜形貌及磨损机理。实验结果表明,纳米Al2O3和纳米SiO2都能提高PPS-PTFE基体的耐磨性,且添加5%的纳米粒子的复合材料耐磨性能最佳。纳米SiO2/PPSPTFE复合材料比纳米Al2O3/PPS-PTFE复合材料更适宜在高温、高速、高载荷工况下工作,两种纳米粒子添加的复合材料磨损机制主要为磨粒磨损。

纳米铜/PTFE复合纳米减摩涂料在石油专用管材上的应用

采用液相还原法制备纳米铜,经过适当的离心浓缩处理制得固含量为15%～20%（质量分数）,平均粒径约为95 nm的纳米铜乙醇悬浊液;将其与纳米聚四氟乙烯配合,并与聚丙烯酸树脂结合制备成复合纳米减摩涂料,涂覆在石油套管及接箍螺纹表面,进行现场上扣试验。结果表明,该减摩涂料能够有效地降低螺纹间的摩擦因数,减少钢铁表面间的直接接触,起到减摩抗磨的作用;将该减摩涂料涂覆于石油专用管材上的圆螺纹和偏梯形螺纹油套管接头表面,均可有效地降低油套管的上扣扭矩,从而极大地改善油套管黏扣现象。

碳纳米管改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

评价了用不同含量碳纳米管(CNTs)改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的力学性能,利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了CNTs含量对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面及磨屑形貌,并探讨其磨损机理.结果表明:CNTs能够提高PTFE复合材料的硬度和冲击强度,在本文研究范围内,当CNTs的质量分数为7%时,PTFE复合材料的力学性能最佳;CNTs能够增加PTFE复合材料的摩擦系数、降低其磨损量,当其质量分数为10%时,PTFE复合材料的耐磨损性能最佳.纤维状碳纳米管可以阻止PTFE带状结构的大面积破坏,以及在摩擦过程中于偶件表面能够形成转移膜并隔离复合材料与偶件的直接接触是其减摩耐磨作用的主要原因.

高速电喷镀纳米聚四氟乙烯(PTFE)复合镀层的研究动态与展望

综述了高速电喷镀制备纳米PTFE复合镀层的研究情况,着重阐述了该技术的基本原理和特点,重点探讨了喷射速度、电流密度等工艺参数对沉积速度的影响,并介绍了纳米PTFE的合成工艺以及表面改性的可行性,展望了高速电喷镀纳米PTFE复合镀层的应用前景。

PEEK与纳米SiO_2填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

通过机械共混、冷压成型、烧结的方法制备聚醚醚酮(PEEK)与纳米Si O2颗粒共同填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料试样。利用MRH-3型环-块摩擦磨损实验机对不同配方比例的复合材料在不同实验条件下进行摩擦学性能实验。利用扫描电镜对试样磨损后的摩擦表面形貌和钢环表面的转移膜进行观察和分析。结果表明,填充5%PEEK的PTFE复合材料的摩擦系数达到最低值;10%PEEK/PTFE复合材料中添加不同体积比的纳米Si O2填料可以显著地降低材料的体积磨损率,其中5%Nano-Si O2/10%PEEK/PTFE复合材料的体积磨损率最小;载荷和速度的变化对Nano-Si O2/PEEK/PTFE复合材料的摩擦磨损性能的影响显著,而环境温度的变化对该复合材料的摩擦系数与磨损率的影响不明显。

高速电喷镀制备纳米PTFE镍基复合镀层

研究了以Q235和65Mn钢为基底,经高速电喷镀形成的纳米PTFE镍基复合镀层,考察了喷射速度对镀层沉积速率、表面显微硬度、结晶组织形貌以及镀层结合力的影响,探讨了喷射速度影响镀层性能组织的原因机理。结果表明,喷射速度在4.2～6.3m/s时获得的镀层有较高的沉积速率和表面硬度,晶粒细小、组织致密,镀层结合力较高。

纳米PTFE复合镀层的组织和摩擦性能

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪分析了纳米PTFE复合镀层的表面形貌和组织结构,利用微米划痕法在MXTX S/X型划痕试验仪上研究了纳米复合镀层的摩擦因数随PTFE含量变化的情况。研究结果表明:纳米PTFE的加入明显细化复合镀层。纳米PTFE以颗粒形式存在于镀层中。纳米复合镀层的摩擦因数明显低于未加纳米的镀层。当纳米PTFE的含量为15.0 g/L时,纳米复合镀层的摩擦因数最小(0.046)。

不同纳米材料填充聚四氟乙烯复合材料的力学性能

对四种不同纳米材料SiO_2、TiO_2、Al_2O_3、ZrO_2填充PTFE复合材料进行了拉伸和硬度试验。结果表明,纳米Al_2O_3填充PTFE有比较好的力学性能,当Al_2O_3的质量分数为10％时,其综合性能最佳。纳米SiO_2填充后,PTFE的脆性及硬度显著增大。

不同温度下PTFE纳米复合材料摩擦学性能的研究

用高温气氛摩擦磨损试验机研究了温度对聚四氟乙烯(PTFE)纳米复合材料摩擦学性能的影响,并用扫描电子显微镜对PTFE纳米复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明,填充纳米氧化铝(nano-Al2O3)提高了PTFE纳米复合材料的耐磨损性能,纯PTFE和PTFE/nano-Al2O3复合材料的耐磨损性能均随着温度的升高而降低,摩擦系数也随着温度的升高而降低;纯PTFE的磨损机理为粘着磨损,而PTFE/nano-Al2O3复合材料的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损共同作用。

纳米粒子填充PTFE摩擦副材料的研究进展

综述国内外纳米粒子填充聚四氟乙烯 (PTFE)摩擦副材料的研究进展 ,对纳米粒子填充后的减摩抗磨机理进行探讨 ,提出“滚珠轴承”、膜润滑和界面束缚作用三个观点 ,分析该项研究在纳米粒子分散技术和纳米粒子与PTFE基体界面处理上存在的不足 ,并结合复合材料界面处理机理、PTFE表面粘结机理和纳米粒子分散机理 ,提出一些新的纳米粒子填充PTFE复合材料界面改性和分散技术的方法。

纳米Ni／聚四氟乙烯复合镀层组织与腐蚀性能的研究

采用高速电喷镀工艺制备纳米Ni／聚四氟乙烯复合镀层,并研究了喷射速度、电流密度、沉积时间等工艺参数对镀层组织形貌的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、场发射环境扫描电子显微镜(FEGE-SEM)、红外光谱等方法研究了纳米聚四氟乙烯在复合镀层中的表征问题;采用恒电位仪研究了不同含量纳米聚四氟乙烯复合镀层的腐蚀电位及阴极极化曲线的变化规律。结果表明,Ni与纳米聚四氟乙烯共沉积可以显著改善镀层的腐蚀性能。