設備及儀器:
滑動(dòng)摩擦磨損試驗機,M-200A,北京中航時(shí)代儀器設備有限公司。
摩擦因數按照 GB /T 3960—2016 《塑料 滑動(dòng) 摩擦磨損試驗方法》測試;
磨損質(zhì)量按照 GB /T 3960—2016 測試;
耐摩擦磨損性能的影響因素:
選用 GF 增強 MPPO 材料后,提高了材料的耐摩擦磨損性能,有效降低了 MPPO 復合材料的摩擦因數。這是因為 GF 具有高強度和高硬度,在摩擦 過(guò)程中當較軟的基體材料被磨損后,主要由GF在其摩擦表面起到承載力的作用,以此來(lái)降低 MPPO 復合材料的磨損,從而提高 MPPO 復合材料整體的 耐摩擦磨損性能。而MPPO復合材料在干摩擦過(guò) 程中主要以黏著(zhù)磨損為主,隨著(zhù)摩擦升溫,MPPO復合材料自身受熱變軟,進(jìn)一步增加了摩擦的作用面積,加快了 MPPO 向摩擦對偶表面的轉移,導致耐摩擦磨損性能較差。
選擇不同直徑 GF 對 MPPO 復合材料摩擦因 數及磨損質(zhì)量的影響進(jìn)行研究,結果見(jiàn)圖 3。由 圖 3 可見(jiàn):
GF 的直徑越小,MPPO 復合材料的耐摩 擦 磨損性能越好,隨著(zhù)GF直徑的增大,摩擦因數和磨損質(zhì)量增大。直徑為3. 0 μm 的短 GF,其摩擦 因數和磨損質(zhì)量最小。這是因為直徑小的 GF 在 MPPO 復合材料表面占有更大的表面分量,有效降 低了 MPPO 材料與摩擦對偶面的直接接觸。同時(shí), 直徑更小的 GF 在 MPPO 復合材料中與 PPO 樹(shù)脂 基體接觸面積更大,對材料的承載能力更強,從而 使 MPPO 復合材料的整體強度更高,耐磨擦磨損性能更佳。
PTFE 微粉添加量:
選擇粒徑為 5 μm 的 PTFE-0145 對 MPPO 復 合材料耐摩擦磨損性能的影響進(jìn)行研究。由于 PTFE 微粉自身存在 C—F 鍵,具有較低的摩擦因數,摩擦時(shí)能夠快速地在摩擦對偶表面形成均勻的 PTFE 轉移膜,避免了共混物和金屬對磨面的直接 摩擦,從而降低了共混物的磨損質(zhì)量[10-12],可以顯 著(zhù)降低耐摩擦磨損性能。粒徑較小的 PTFE 微粉 因具有較好的分散性能,耐磨效果更優(yōu),具有較低 的摩擦因數和磨損質(zhì)量。但不同的添加量對降低 摩擦因數和磨損質(zhì)量有一定差異。圖 4 為不同 PTFE 添加量對 MPPO 復合材料摩擦因數及磨損質(zhì) 量的影響。
由圖 4 可見(jiàn): 隨著(zhù) PTFE 微粉添加量的增加, MPPO 復合材料的摩擦因數逐漸降低,添加質(zhì)量分 數為 15% 時(shí),摩擦因數和磨損質(zhì)量最佳。隨著(zhù)PTFE 微粉添加量的進(jìn)一步增加,摩擦因數和磨損 質(zhì)量降低成效不顯著(zhù)。這可能是因為 MPPO 是非 結晶 性 聚 合 物,當 添 加 質(zhì) 量 分 數 超 過(guò) 15% 時(shí), MPPO 對 PTFE 微粉的粘接能力下降,容易發(fā)生團 聚,產(chǎn)生內部缺陷,容易從 MPPO 復合材料基體表 面脫落,磨粒磨損加劇,進(jìn)而造成材料在摩擦表面 產(chǎn)生疲勞磨損。
PTFE /甲基苯基硅油復合體系
采用 PTFE 微粉與甲基苯基硅油復合構建的 耐磨體系,將其與 PTFE 微粉的耐磨體系進(jìn)行對 比,研究不同體系對 MPPO 復合材料摩擦因數及磨 損質(zhì)量的影響,結果見(jiàn)圖 5。由圖 5 可 見(jiàn): 采 用 PTFE 微粉耐磨體系時(shí),MPPO 復合材料的摩擦因 數為 0. 3,磨損質(zhì)量為 4. 5 mg,當添加 15% PTFE 與2% 甲基苯基硅油組成復合耐磨體系 ( 簡(jiǎn) 稱(chēng) 15% PTFE /2% 硅油) 時(shí),MPPO 復合材料摩擦因數 為 0. 2,磨損質(zhì)量為 3. 5 mg,具有較好的耐磨效果。 在 MPPO/PTFE 體 系 中,加入甲基苯基硅油,與 PTFE 微粉相復合形成耐磨體系,擁有較低的摩擦 因數和磨損質(zhì)量。這可能是因為 15% PTFE /2% 硅 油在摩擦過(guò)程中發(fā)揮了良好的協(xié)同作用,在共混物 體系中加入 PTFE 更容易富集在有機硅形成的微 區周?chē)?,而有機硅油有向材料表面遷移富集的趨 勢,因此氟硅共混聚合物中的 PTFE 有隨之向表面 富集的趨勢[9,13]。同時(shí),遷移的甲基苯基硅油起到 最直接的潤滑作用,避免 PTFE 與對偶表面直接接 觸。在高速運轉的環(huán)境中 15% PTFE /2% 硅油與 PTFE 微粉體系相比,耐摩擦磨損性能更好。