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《南京航空航天大学》 2006年
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废弃PTFE填充POM复合材料摩擦磨损性能的研究

曾敏  
【摘要】： 近年来,制造业、服务业以及日常生活产生了大量的废弃物。问题是没有足够的填埋场地与有限的循环利用。废弃物利用的吸引力在于能够解决其潜在的污染与治理成本之间的矛盾。由于聚四氟乙烯(PTFE)具有高的化学稳定性、低的摩擦系数与良好的高温稳定性,使其应用范围不断扩大,PTFE废弃物也随之增加。尽管这些废弃PTFE(WPTFE)本身无毒无害,却很难自然降解,因此废弃PTFE对环境带来冲击。本研究将采用机械回收的方法,将废弃PTFE制备成粉体作为减摩的填充材料,添加到聚甲醛(POM)中,制备出含废弃PTFE的POM复合材料,研究其摩擦磨损特性。 采用废弃PTFE填充POM,制备出不同配方复合材料,在往复式滑动摩擦实验机进行实验,实验条件为:在相对湿度(60±5)%的条件下,名义正压强5.5 MPa,往复频率为1 Hz,往复行程为14 mm。结果表明POM-20%WPTFE的摩擦系数与磨损率都比较低。 在POM-20%WPTFE中添加5%的石墨,研究石墨对含WPTFE的POM复合材料的影响,结果发现,石墨的添加能够显著降低摩擦系数与提高耐磨性。 由于POM材料比较脆,本研究以不同配方橡胶粉为增韧剂,添加到POM复合材料中,添加7.5%的橡胶粉可以提高冲击韧性34%,但是稳定阶段的摩擦系数却增加大约20%,耐磨性也显著下降。 以45钢为背衬,制备出45钢-POM复合材料,选择三层复合材料DU轴承,在NH-100型重载摆动摩擦实验机上进行对比实验,实验条件为:承载压强80MPa、摆动频率为0.13 Hz,相对湿度为(60±5)%。结果表明:45钢-POM复合材料比DU的摩擦系数大些,但承载压强提高到80 MPa,使用寿命可达6.5万次。 综上所述,废弃PTFE的添加可以显著降低POM的摩擦系数与磨损率,采用直接回收法利用废弃PTFE是可行的。
【关键词】：回收 复合材料 聚甲醛 聚四氟乙烯 摩擦 磨损
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TB332
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.119697
【目录】：
  • 第一章 绪论12-23
  • 1.1 研究背景与意义12
  • 1.2 废弃高分子材料12-13
  • 1.3 废弃塑料的回收利用概况13-15
  • 1.4 废弃塑料的回收利用技术15-18
  • 1.4.1 再生利用与改性利用15
  • 1.4.2 废弃塑料的热分解技术15-16
  • 1.4.3 废弃塑料焚烧的热能回收16
  • 1.4.4 填埋处理塑料废弃物16
  • 1.4.5 光降解和微生物降解塑料16-17
  • 1.4.6 废弃PTFE 的回收利用概况17-18
  • 1.5 POM 基自润滑材料研究现状18-21
  • 1.5.1 含油POM 自润滑材料研究现状18
  • 1.5.2 填充型POM 自润滑材料研究现状18-20
  • 1.5.3 复合型POM 自润滑材料研究现状20-21
  • 1.6 主要研究内容及方案21-23
  • 1.6.1 主要研究内容21-22
  • 1.6.2 研究方案22-23
  • 第二章 POM 基复合材料制备工艺23-35
  • 2.1 引言23
  • 2.2 POM 基复合材料成型工艺特点23
  • 2.3 POM 基复合材料成型方法23-25
  • 2.3.1 注射成型23-24
  • 2.3.2 挤出成型24
  • 2.3.3 模压成型24-25
  • 2.3.3.1 概述24
  • 2.3.3.2 模压成型原理24-25
  • 2.3.3.3 模压成型优缺点25
  • 2.4 材料配置25-28
  • 2.4.1 POM、PTFE 和石墨的特性25-26
  • 2.4.2 废弃PTFE 粉体制备过程26-27
  • 2.4.3 配方设计27-28
  • 2.5 成型过程28-34
  • 2.5.1 挤出造粒28-29
  • 2.5.2 模压成型29-33
  • 2.5.3 成型工艺流程33-34
  • 2.6 本章小结34-35
  • 第三章 POM 的增韧改性35-43
  • 3.1 引言35
  • 3.2 材料的增韧35-39
  • 3.2.1 概述35-36
  • 3.2.2 增韧的方法36
  • 3.2.3 增韧的机理36-38
  • 3.2.4 POM 增韧改性的研究现状38
  • 3.2.5 增韧剂38-39
  • 3.3 实验39-41
  • 3.3.1 实验装置及实验原理39-40
  • 3.3.2 实验过程40-41
  • 3.4 实验结果与分析41-42
  • 3.5 本章小结42-43
  • 第四章 废弃 PTFE 填充 POM 复合材料摩擦学特性研究43-55
  • 4.1 引言43
  • 4.2 实验过程43-45
  • 4.2.1 摩擦实验44
  • 4.2.2 磨损实验44-45
  • 4.3 摩擦磨损实验结果与分析45-52
  • 4.3.1 废弃PTFE 含量对POM 复合材料摩擦磨损性能的影响45-47
  • 4.3.2 PTFE 的性质对 POM 复合材料摩擦磨损性能的影响47-49
  • 4.3.3 石墨对POM-WPTFE 复合材料摩擦磨损性能的影响49-50
  • 4.3.4 增韧剂对POM-WPTFE-石墨复合材料摩擦磨损性能的影响50-52
  • 4.4 POM 材料磨损表面SEM 分析52-54
  • 4.5 本章小结54-55
  • 第五章 钢—POM 自润滑复合材料的制备及性能研究55-66
  • 5.1 引言55
  • 5.2 试件制备55-58
  • 5.2.1 配方设计55
  • 5.2.2 制备过程55-58
  • 5.2.2.1 无钢背复合材料的制备过程55-56
  • 5.2.2.2 钢-POM 自润滑复合材料的制备过程56-57
  • 5.2.2.3 DU 材料的制备过程57-58
  • 5.3 实验设备58-60
  • 5.4 实验方法60-61
  • 5.4.1 实验原理60-61
  • 5.4.2 摩擦实验61
  • 5.4.3 磨损实验61
  • 5.5 实验结果与讨论61-65
  • 5.5.1 摩擦实验结果分析61-64
  • 5.5.5.1 摩擦系数随承载压强的变化情况61-62
  • 5.5.5.2 摩擦系数随时间的变化情况62-64
  • 5.5.2 磨损实验结果分析64-65
  • 5.6 本章小结65-66
  • 第六章 结论66-67
  • 参考文献67-71
  • 致谢71-72
  • 在学期间的研究成果72
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【参考文献】
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