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《河北工业大学》 2003年
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聚甲亚胺/尼龙6复合材料结晶行为及其摩擦磨损性能的研究

吕建英  
【摘要】: 本文通过原位聚合法制备了由二种不同化学结构聚甲亚胺(简称PAM1和PAM2)改性的聚甲亚胺(PAM)/尼龙6原位聚合复合材料。通过WAXD、FT-IR及DSC,对复合材料的晶态结构及熔融行为进行了初步表征,结果表明复合材料的主体仍为α晶型,PAM的加入并没有改变基体的基本晶型。 用DSC法研究了复合材料的等温及非等温结晶动力学。结果显示Avrami方程可以较好地描述该等温及非等温过程中的主期结晶阶段,而在次期结晶阶段,由于二次结晶现象而导致线性关系偏离,特别是在非等温结晶过程中。 在等温结晶实验中,在所测试的结晶温度范围内,随着过冷度的减小,DSC放热曲线趋于变缓,结晶完成时间延长,结晶速率减小。在刚性较大的PAM1/尼龙6体系中,随着PAM1含量的增加,复合材料的结晶速率单调递增;而在刚性相对较小的PAM2/尼龙6体系中,随着PAM2含量的增加,复合材料的结晶速率并没有单调递增,而是在含量为5%左右时,出现最大值。说明原位聚合生成的聚甲亚胺微纤起到了诱导基体结晶的作用,而且链的刚性越大,诱导效果越明显。Avrami方程线性回归结果表明聚甲亚胺的加入对体系的Avrami指数n影响不大,n值约在2~3之间。 在非等温结晶过程中,随着降温速率的增大,DSC结晶峰的位置和结晶温度T_p向低温方向移动。在同一降温速率时,PAM1/尼龙6复合材料随着PAM1含量的增加,T_p逐步向高温方向移动,结晶速率加快;在PAM2/尼龙6复合材料体系中,当含量为5%左右时,出现最大结晶速率。这一结果同等温结晶相一致。 此外,还用M-200磨损实验机对复合材料的摩擦磨损性能进行了初步研究。在干摩擦磨损实验中,尼龙6及其复合材料的摩擦系数随载荷升高而逐步下降。低速低载时,试样磨损表面出现塑性变形,在复合材料的磨损表面还发现Fe元素的存在,表明PAM微纤承受了部分载荷,阻止了基体的粘着转移,此时磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。高速高载时,尼龙6和刚性较小的PAM2/尼龙6复合材料磨损表面处于粘流态,并在钢环表面形成了连续的转移膜,表现出较好的耐磨损性能。红外分析显示在干摩擦磨损过程中,磨损表面在高温及强剪切力的作用下,发生了少量α晶型到γ晶型的转变。本文还初步探讨了热处理对复合材料干摩擦磨损特性的影响及复合材料在水润滑时的摩擦磨损特性及磨损机理。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TB332

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