纳米氧化铝性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究.pdfVIP

摘要 论文题目：纳米氧化铝改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究 专 业：高分子化学与物理 研 究 生：韩明 指导教师：牛永平 摘 要 聚四氟乙烯(PTFE)有优良的自润滑性能，并且具有良好的化学稳定性和耐高 温性，是许多关键技术中不可或缺的材料。但纯PTFE 存在的磨损率高、承载能 力差等缺陷限制了其应用范围。纳米 Al O 具有较高的硬度，而且具有纳米粒子 2 3 的小尺寸，高活性和比表面积高等特性，广泛的应用于填充聚合物材料，增加材 料的强度和刚度，并提高材料的耐磨性。但是由于纳米粒子表面能高、极易团 聚，会在基体中形成大量缺陷，降低了复合材料的性能，限制了其应用。 针对以上问题，本论文研究了纳米粒子的种类、形状和尺寸对聚合物复合材 料摩擦学性能的影响。通过对纳米Al O 表面改性，可以有效地提高纳米粒子在 2 3 PTFE基体中分散性和相容性，进而提高PTFE/Al O 复合材料的摩擦学性能。利 2 3 用扫描电子显微镜(SEM) ，能谱仪(EDS)对复合材料的转移膜、磨屑、磨损表面进 行了观察和元素分析，探讨了复合材料的主要磨损机理，并观察了复合材料脆断 面形貌，分析了填料与基体的界面相容性和结合强度。 首先，选取了两种晶型，五种粒径的纳米Al O 填充物，采用硅烷偶联剂 2 3 KH570对纳米Al O 进行表面预处理，得到偶联剂改性后的纳米氧化铝Al O -g- 2 3 2 3 KH570 ，并用Al O -g-KH570制备了十种PTFE/Al O -g-KH570复合材料，对比研 2 3 2 3 究了使用不同晶型和粒径的Al O 对复合材料硬度和摩擦学性能的影响，结果表 2 3 明：同种填充量情况下α晶型纳米Al O 制备的复合材料的摩擦系数要大于γ晶型 2 3 纳米Al O 填充PTFE复合材料；而磨损量却小于γ晶型纳米Al O 填充PTFE复合材 2 3 2 3 料，纳米粒子的加入都使得复合材料的硬度提高。 其次，选取了 α 晶型 70nm 粒径的纳米 Al O 作为研究对象，设计了三种 2 3 表面改性的纳米 Al O ：偶联剂改性纳米氧化铝 Al O -g-KH570、BA 与 KH570 2 3 2 3 共聚接枝改性纳米氧化铝 Al O -g-PBA、HFBA 与 KH570 共聚接枝改性纳米氧 2 3 化铝 Al O -g-PHFBA ，并用改性后的纳米Al O 作为填充物制备了 PTFE/Al O - 2 3 2 3 2 3 g-KH570 、PTFE/Al O -g-PBA 、PTFE/Al O -g-PHFBA ，以及用未改性的 Al O 2 3 2 3