收藏本站
《上海交通大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

稀土改性碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能研究

上官倩芡  
【摘要】: 聚四氟乙烯(PTFE)以极低的摩擦系数、优异的热稳定性和耐腐蚀性著称,是一种理想的自润滑材料。但是,纯PTFE机械性能差、线膨胀系数大、导热性差,导致其磨损量大,因而不适于单独作耐磨材料使用。碳纤维(CF)具有高比强度、高模量、极佳的抗疲劳和抗蠕变性能,被广泛用于复合材料增强相。由于碳纤维表面呈化学惰性,与树脂基体复合时存在浸润性差、难以形成有效粘结的问题,极大地限制了碳纤维复合材料性能的发挥。 针对界面性质是影响复合材料综合性能的关键因素,本论文用稀土对碳纤维进行表面改性,以有效地提高碳纤维与PTFE基体之间的界面结合强度及界面韧性,进而提高碳纤维填充PTFE (CF/PTFE)复合材料的摩擦学性能,取得了原创性的研究结果。 第一,分别采用稀土改性剂、空气氧化法对碳纤维进行表面处理,开展了不同表面处理碳纤维填充PTFE复合材料力学性能的测试,确定了稀土改性剂中稀土元素的最佳含量。结果表明:稀土表面处理比空气氧化法更有效地提高了碳纤维与PTFE基体之间的界面结合性能;稀土表面处理CF/PTFE复合材料的界面结合性能主要受其中稀土元素含量的影响,当稀土元素的含量为0.3wt%时,复合材料的力学性能最佳。 第二,运用X射线光电子能谱(XPS)分析技术,探讨了碳纤维表面改性作用的机理。结果表明:采用稀土改性剂处理碳纤维,通过稀土与碳的亲和作用导致纤维表面的碳-碳键松弛并活化碳纤维表面,提高了碳纤维表面的含氧官能团数量;稀土元素与碳纤维表面含氧官能团以及PTFE分子之间发生配位化学反应,形成了稀土配位键合,使CF/PTFE复合材料形成强韧性的界面层,从而显著提高了复合材料的力学性能。 第三,采用经过不同表面改性处理的碳纤维填充PTFE,制备得到CF/PTFE复合材料,系统研究了复合材料在连续滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在相同试验条件下,稀土表面处理CF/PTFE复合材料比未经表面处理以及空气氧化处理CF/PTFE复合材料具有更优异的摩擦学性能;油润滑使CF/PTFE复合材料的摩擦系数和磨损量比干摩擦时明显降低。 第四,在往复滑动摩擦条件下,稀土表面处理所形成的优异强韧性界面层能够抵抗往复载荷形成的冲击,有效地抑制了PTFE的片状剥落和大规模转移,从而降低了CF/PTFE复合材料的摩擦磨损。 第五,探讨了稀土表面处理提高CF/PTFE复合材料摩擦学性能的机理。经稀土表面处理后,强韧性的界面层使碳纤维的增强作用得到有效发挥,并提高了复合材料的承载能力。稀土摩擦化学反应促进了PTFE复合材料在对偶件表面转移膜的形成;摩擦化学反应的产物在干摩擦条件下可起到有效润滑作用,油润滑条件下与碳纤维表面的稀土配合物一起成为润滑油添加剂,提高润滑效果。 本文基于制备高性能的CF/PTFE复合材料,探讨了稀土改性碳纤维表面的工艺方法以及提高复合材料界面强韧性的机制,深入系统地研究了稀土表面改性对CF/PTFE复合材料力学及摩擦学性能的影响,阐明了其作用机理。发展稀土改性碳纤维增强热塑性复合材料新技术,对于提高CF/PTFE复合材料的工程应用价值、扩大稀土在表面工程领域的应用等方面具有重要意义。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB302.3

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王晓东;朱辅华;黄培;;聚酰亚胺-聚四氟乙烯复合材料的制备和表征[J];南京工业大学学报(自然科学版);2011年04期
2 ;新产品新技术[J];中国建材;2011年08期
3 唐忠锋;;交联聚四氟乙烯的耐磨性能研究[J];有机氟工业;2011年02期
4 侯梅;寇开昌;张冬娜;蒋洋;李宁;;协同填充改性聚四氟乙烯复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2011年05期
5 梁立志;吴英;石景龙;康博南;;改善有机光伏器件性能的新型缓冲层[J];高等学校化学学报;2011年08期
6 牛永平;王亮;杜三明;蔡利华;张永振;;不同温度下PTFE纳米复合材料摩擦学性能的研究[J];塑料工业;2011年07期
7 黄跃娟;郭子玉;刘洪颜;;基于SVM的CFRW导电性建模预测研究[J];林业机械与木工设备;2011年09期
8 孙义牛;穆立文;史以俊;冯新;陆小华;;纳米Cu粉填充碳纤维/PTFE复合材料的摩擦磨损性能[J];润滑与密封;2011年08期
9 陈名华;汪定江;葛文军;;挤出机滤网保护板表面化学复合镀Ni-P-PTFE-MoS_2的强化效果[J];材料保护;2011年04期
10 穆柏春;赵斌;;表面处理碳纤维增强羟基磷灰石复合材料研究[J];辽宁工业大学学报(自然科学版);2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾均红;周惠娣;闫逢元;陈建敏;;碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的摩擦学行为研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
2 胡廷永;齐尚奎;赵家政;马励;孙守镁;党鸿辛;;聚四氟乙烯的结晶结构及其抗摩性的研究[A];第二次全国摩擦磨损润滑学术会议论文集[C];1979年
3 谢苏江;;改性聚四氟乙烯的发展和应用[A];第十一届中国摩擦密封材料技术交流暨产品展示会论文集(密封卷)[C];2009年
4 王姝姗;鲁德平;李翠华;孙灵娜;管蓉;;磺化聚苯乙烯多孔聚四氟乙烯复合膜的制备和表征[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
5 ;河北省大城县祥和工程机械密封件厂[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
6 ;西南核物理与化学研究所聚四氟乙烯超细粉[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
7 冶银平;陈建敏;;Ni/PTFE复合刷镀层摩擦磨损性能的研究[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1997年
8 陈桂芳;李静;杨向光;吴越;;固体酸表面适当疏油性对异丁烯寡聚反应的影响[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
9 张人佶;王彩芬;A.M.Haeger;K.Friedrich;;碳纤维增强复合材料的碳纤维磨屑的SEM观测[A];第八次全国电子显微学会议论文摘要集(Ⅱ)[C];1994年
10 刘东;魏俊富;赵孔银;;聚四氟乙烯基离子交换纤维的制备及对阳离子染料的吸附[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 周学成 整理;我国最大碳纤维产业基地现雏形[N];中国石油报;2011年
2 施讹;我国聚四氟乙烯落后需尽快发展[N];中国乡镇企业报;2002年
3 姚文;美可能对我出口聚四氟乙烯进行反倾销调查[N];中国化工报;2006年
4 成茹;聚四氟乙烯酒瓶塞[N];中国包装报;2003年
5 王人杰;征服“塑料王”[N];中国包装报;2000年
6 国家知识产权局专利局材料发明审查部涂装工程处 王华;聚四氟乙烯改性技术专利申请分析(二)[N];中国知识产权报;2011年
7 记者 王孝弟;氟化企业欲为聚四氟乙烯“平反”[N];中国化工报;2009年
8 华文;聚四氟乙烯酒瓶塞问世[N];中国化工报;2003年
9 王孝弟;聚四氟乙烯层压织物能“呼吸”[N];中国化工报;2005年
10 李克;中昊晨光聚四氟乙烯分散浓缩液试产成功[N];中国包装报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 上官倩芡;稀土改性碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能研究[D];上海交通大学;2007年
2 赖仕全;纳米粒子改性聚四氟乙烯和聚酰亚胺的摩擦学性能研究[D];复旦大学;2005年
3 王怀雨;PIII表面改性PBS和PTFE及其作为生物材料的研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2009年
4 刘晓霞;聚四氟乙烯的取向与摩擦学性能关系的研究[D];复旦大学;2005年
5 白文峰;纤维增强聚合物混凝土及其界面与阻尼机理研究[D];山东大学;2009年
6 陶思丰;聚四氟乙烯人工血管携载血管内皮细胞生长因子基因促进内皮生长的实验研究[D];浙江大学;2006年
7 孙爱芳;导热复合材料紧凑型板壳式换热器关键技术研究[D];郑州大学;2007年
8 李斌;氮化物陶瓷基耐烧蚀、透波复合材料及其天线罩的制备与性能研究[D];国防科学技术大学;2007年
9 毛淑才;聚四氟乙烯/聚丙烯酸酯微观复合改性乳液的制备及性能与应用研究[D];华南理工大学;2005年
10 王彦明;短碳纤维增强酚醛树脂/石墨复合材料的制备与力学行为研究[D];山东大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭精义;高分子复合材料摩擦磨损性能研究[D];兰州理工大学;2006年
2 杜小刚;超临界二氧化碳辅助挤出成型聚四氟乙烯/聚丙烯的研究[D];中北大学;2008年
3 夏钧;R410A条件下四通换向阀PTFE密封性研究[D];上海交通大学;2009年
4 贾慧娟;弹性金属塑料瓦表面改性技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
5 朱纪念;玻璃微珠填充聚四氟乙烯复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2006年
6 梁勇;超微孔聚四氟乙烯人工心脏瓣膜的制作与体外流体力学评价[D];第一军医大学;2002年
7 李海波;超微孔膨体聚四氟乙烯兔体内钙化、生物力学特性及病理学改变的实验研究[D];中国人民解放军第一军医大学;2003年
8 李慧;辐射接枝聚四氟乙烯基酸性离子交换纤维的制备及性能研究[D];天津工业大学;2005年
9 田普锋;聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备、结构与性能[D];西北工业大学;2006年
10 吕媛媛;纳米羟基磷灰石与聚四氟乙烯复合物组织相容性的研究[D];大连医科大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026