納米tio2改性玻璃纖維織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究

1、摩 擦 學(xué) 學(xué) 報 第 卷 第 期 年 月 織物復(fù)合材料 納米 改性 的摩擦磨損性能研究蘇峰華 張招柱 姜葳 王坤 劉維民 中國蘭州化學(xué)物理 中國固體潤滑院 北京蘭州 摘要 采用玄武三號栓 盤式摩擦磨損試驗機(jī)研究了納米 和硅烷偶聯(lián)劑改性織物的摩擦磨損性能 用配備 射線能量色散譜儀的掃描電子顯微鏡觀察和分析了復(fù)合材料磨損表面形貌以及納米 在粘結(jié)劑中的分散情況 結(jié)果表明 納米 和硅烷偶聯(lián)劑改性織物可明顯織物的摩擦磨損性能 當(dāng)納米 的質(zhì)織物低 且其最大承載能力提量分?jǐn)?shù)為 時 改性高 溫度對納米 改性織物的摩擦磨損性能最佳 其磨損率比純織物的摩擦磨損性能影響很大 當(dāng)溫度高于 時 其摩擦系數(shù)開始增大 磨

2、損加劇 當(dāng)溫度達(dá)到 時 納米 改性織物因發(fā)生嚴(yán)重磨損而失效 織物復(fù)合材料 納米 硅烷偶聯(lián)劑 摩擦磨損性能 號 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 文章編號 織物自潤滑復(fù)合材料是一類具有很高應(yīng)用價值的復(fù)合材料 已廣泛應(yīng)用于航空和航天等高技術(shù)公司提供 納米 織 物 縮寫為 先經(jīng)等處理 鋼基材表面領(lǐng)域 但目前有關(guān)織物復(fù)合材料摩擦磨損性能的用水砂紙拋光至表面粗糙度 將納米研究較少 其現(xiàn)有的相關(guān)研究大多局限于纖用一定量的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行修飾處理 再將處 維及其織物增強(qiáng)材料的摩擦學(xué)性能和應(yīng)用 研究表明 很多無機(jī)和有機(jī)化合物作為填料可以顯著聚合物的摩擦磨損性能 如 及 理后的納米 按一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 加 入粘結(jié)劑中 經(jīng)超聲波混合和磁力

3、攪拌混合均勻 將織物置于含一定量硅烷偶聯(lián)劑的溶液等可聚醚醚酮和尼龍的耐磨性能 鑒于納米微中浸泡 然后再置于粘結(jié)劑中進(jìn)行浸漬處理 粒具有奇異的表面效應(yīng)及量子效應(yīng) 納米填料的將 處理好的材上 經(jīng) 左右織物用粘結(jié)劑粘結(jié)在 鋼基 后即制得待測試樣 物理和化學(xué)特性不同于常規(guī)微米填料 因此納米顆粒改性已成為當(dāng)前無機(jī)材料改性領(lǐng)域的研究重點 織物雖然成本低 但其脆性大 耐磨性差因此 本文作者選用納米 和硅烷偶聯(lián)劑對織物進(jìn)行改性處理 以期提高其摩擦磨損性能 摩擦磨損性能測試采用玄武三號栓 盤摩擦磨損試驗機(jī)評價復(fù)合材料的摩擦磨損性能 偶件為直徑 的 鋼栓 試驗前用水砂紙打磨至表面粗糙度 摩擦磨損試驗條件為 干摩擦

4、 轉(zhuǎn)速 載荷 特別指明除外 試驗時間 由摩擦力矩計算得到摩擦系數(shù) 由公式 計算出磨損率 為磨損體積損失 為載荷 為滑動行程 用配備 射線能量色散譜的 型掃描電子顯微鏡 觀察磨損表面形貌以及納米 在粘結(jié)劑中的分散情況 為擴(kuò)大織物復(fù)合材料的應(yīng)用提供實驗依據(jù) 實驗部分 原料及樣品織物采用南京 生產(chǎn)的編織而成 酚醛 縮醛粘結(jié)劑由上海新光化工廠提供 硅烷偶聯(lián)劑 由杭州硅寶化工有限基金項目 自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金資助項目 收稿日期 修回日期 人張招柱 作者簡介 張招柱 男 年生 博士 研究員 目前主要從事聚合物及織物復(fù)合材料摩擦學(xué)研究 第 期蘇峰華等 納米 改性織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究

5、變化的關(guān)系曲線 可以看出 在不同載荷條件下 納米結(jié)果和討論 改性織物的摩擦系數(shù)和磨損率均明顯織物 此外 由圖 可 低于處理的純復(fù)合材料的摩擦磨損性能圖 給出了納米 改性見 隨著載荷增加 納米 改性織物和未 織物和經(jīng)處理的純織物的摩擦系數(shù)均呈現(xiàn)先減小處理的純織物的摩擦系數(shù)和磨損率隨載荷 圖 納米 改性織物和處理的純織物的摩擦系數(shù)和磨損率隨載荷變化的關(guān)系曲線后增大的變化趨勢 但純織物的最低摩擦系其磨損率最小 然后其磨損率隨載荷增加迅速增大當(dāng)載荷達(dá)到 時 其磨損率約為 時的數(shù)出現(xiàn)在載荷為 處 而納米 改性織物的最低摩擦系數(shù)出現(xiàn)在載荷為 處 倍 因此 納米 改性織物的最大承載由圖 可見 處理的純織物的

6、磨損織物能力同純織物相比有所提高 率隨載荷增加而增大 納米 改性表 給出了經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的織物的磨損率先隨載荷增加而減小 當(dāng)載荷為 時和處理的純織物在載荷為 下表 經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的織物 和處理的純織物 的摩擦系數(shù)和磨損率 的摩擦磨損性能結(jié)果 可見 硅烷偶聯(lián)劑可以明顯改均達(dá)到最低值 隨后其摩擦系數(shù)和磨損率隨 添加量增加而增大 當(dāng)納米 添加量為 時 復(fù)合善的分別比織物的摩擦磨損性能 經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理織物 的摩擦系數(shù)和磨損率材料的磨損率超過純織物的磨損率 總體而處理的純織物 的降低約言 當(dāng)納米 的添加量在 以內(nèi)時 納米 和 因此 除特殊說明外 本文中的 改性織物復(fù)合材料的抗磨性能提高 織物均指經(jīng)

7、過硅烷偶聯(lián)劑處理的圖 給出了納米 改性織物 織物復(fù)合材當(dāng)納米 添加量為 時的抗磨性能最佳 圖 示出了 納米 改性織物復(fù)合材料料在載荷為 下的摩擦系數(shù)和磨損率隨 含量變化的關(guān)系曲線 可以看出 當(dāng)納米 的添加織物在載荷為 下的摩擦系數(shù)和磨損率隨溫度變化的關(guān)系曲線 可以看出 溫度對納米 改性織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能有很大的影響 當(dāng)溫量 小于 時 改性織物復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率均隨 添加量的增加而減小 當(dāng)納米 添加量為 時 復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率度 低于 時 納米 改性織物復(fù)合摩 擦 學(xué) 學(xué) 報第 卷 圖 納米 改性織物復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨 含量變化的關(guān)系曲線 圖 納米 改性織物的摩

8、擦系數(shù)和磨損率隨溫度變化的關(guān)系曲線材料的摩擦系數(shù)隨溫度的升高而降低 其磨損率則隨溫度的升高而緩慢增大 當(dāng)溫度超過 時 納米善織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能 當(dāng)納米 的含量較高時 其發(fā)生明顯的團(tuán)聚 使得纖維織物與膠粘劑之間的結(jié)合強(qiáng)度降低 從而導(dǎo)致織物材料耐磨性能降低 改性織物復(fù)合材料的摩擦系數(shù)增大 磨損率增大速度加快 當(dāng)溫度達(dá)到 時 其磨損率急劇升高 達(dá)到常溫下磨損率的 倍左右 磨損表面分析圖 給出了載荷為 不同溫度含 納米 納米 在樹脂粘結(jié)劑中的分散性圖 給出了納米 形貌 及不同含 改性織物復(fù)合材料磨損表面形貌 量 納米 粘結(jié)劑樹脂中 元素的面分布 可 可見 在室溫 下 納米 改性玻以看出 納米

9、的粒徑約為 見圖 隨著納米 含量增大 納米 在粘結(jié)劑樹脂中的團(tuán)聚現(xiàn)象加劇 當(dāng)納米 含量為 時 其在粘結(jié)劑中的分散性較好 見圖 當(dāng)納米 的含量為 時 其在粘結(jié)劑中發(fā)生一定程度的團(tuán)聚 參見圖 當(dāng)納米 含量達(dá)到 時 其在粘結(jié)劑中的團(tuán)聚明顯加劇 見圖 結(jié)合圖 所示的摩擦磨損試驗結(jié)果可以認(rèn)為 當(dāng)納米 的含量適中 時 其在粘結(jié)劑樹脂中的分散性較好 有利于璃織物磨損表面僅存在少量的露出和斷裂 圖 這說明其在室溫下的耐磨性能較好 隨著溫度的升高 納米 改性織物磨損表面露出的逐漸增多 圖 當(dāng)溫度達(dá)到 時 其磨損表面開始出現(xiàn)大片的出和斷裂 圖 當(dāng) 時 其磨損表面的露大量 露并發(fā)生嚴(yán)重斷裂 圖 這同圖 所示的摩擦磨

10、損試驗結(jié)果相吻合 酚醛 縮醛粘結(jié)劑的使用溫度約 當(dāng)溫度達(dá)到 時 粘結(jié)劑開始發(fā)生失效 其同增強(qiáng)膠粘劑與織物之間的結(jié)合強(qiáng)度 從而改第 期蘇峰華等 納米 改性織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究 圖 納米 形貌 及不同含量納米 填充粘結(jié)劑樹脂中 元素的面分布 圖 不同溫度下 納米 改性織物復(fù)合材料磨損表面形貌 織物之間的結(jié)合強(qiáng)度迅速減弱 而當(dāng)溫度達(dá)到時 粘結(jié)劑發(fā)生分解 失去粘結(jié)作用 因此 隨著溫度織物的低 當(dāng)載荷為 時 納米 改性織物呈現(xiàn)出良好的摩擦磨損性能 當(dāng)載荷超過 時 其磨損率急劇增大 升高 納米 改性織物的耐磨性能降低 磨損加劇 當(dāng)溫度達(dá)到 時 納米 改性織物因發(fā)生嚴(yán)重磨損而失效 采用硅烷偶聯(lián)劑對

11、織物進(jìn)行改性織物復(fù)合材料摩擦磨損 處理可以明顯性能 而納米 改性可進(jìn)一步提高其摩擦磨損性結(jié)論能 當(dāng)納米 的含量為 時 改性織物 的摩擦磨損性能最好 最大承載能力亦有所提高 在不同載荷條件下 納米 改性纖納米 改性織物復(fù)合材料的摩 維織物的摩擦系數(shù)和磨損率均比處理的純擦系數(shù)隨著溫度升高而降低 其磨損率則隨著溫度升摩 擦 學(xué)學(xué) 報第 卷 高而緩慢增大 當(dāng)溫度超過 時 其摩擦系數(shù)開始增大 磨損加劇 當(dāng)溫度達(dá)到 時 納米 石光 章明秋 容敏智 納米 填充環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能 摩擦學(xué)學(xué)報 胡幼華 高輝 閻逢元 納米 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能 摩擦學(xué)學(xué)報 改性織物因發(fā)生嚴(yán)重磨損而失效

12、 參考文獻(xiàn) 任忠海 王慶華 武中德 聚四氟乙烯織物耐磨材料的摩擦 學(xué)性能研究 摩擦學(xué)學(xué)報 劉旭軍 李同生 楊生榮 等 芳綸織物摩擦磨損性能的研 究 摩擦學(xué)學(xué)報 蘇峰華 張招柱 姜葳 等 納米及微米顆粒改性織物 復(fù) 合材料的摩擦磨損性能研究 摩擦學(xué)學(xué)報 納米TiO2改性作者：織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究蘇峰華， 張招柱， 姜葳， 王坤， 劉維民， SU Feng-hua， ZHANG Zhao-zhu， JIANGWei， WANG Kun， LIU Wei-min作者：蘇峰華,SU Feng-hua(中國蘭州化學(xué)物理,固體潤滑,蘭州,730000;中國,院,北京,100039)， 張招柱,姜

13、葳,王坤,劉維民,ZHANG Zhao-zhu,JIANG Wei,WANG Kun,LIU Wei-min(中國蘭州化學(xué)物理,固體潤滑重點,蘭州,730000)刊名：摩擦學(xué)學(xué)報英文刊名：年，卷(期)：TRIBOLOGY2005,25(2)6次被次數(shù)：-摩擦學(xué)學(xué)報 2002(03)1.任忠海;王慶華;武中德 聚四氟乙烯織物耐磨材料的摩擦學(xué)性能研究-摩擦學(xué)學(xué)報 1999(01)2.劉旭軍;李同生;楊生榮 芳綸織物摩擦磨損性能的研究3.Bahadur S;Polineni V K Tribological studies of glass cloth-reinforced polyamide co

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15、填充環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能-摩擦學(xué)學(xué)報 2003(03)7.胡幼華;高輝;閻逢元 納米ZnO/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能-摩擦學(xué)學(xué)報8.蘇峰華;張招柱;姜葳 納米及微米顆粒改性織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究2004(05)1. 董永春.白志鵬.劉瑞華.游燕.DONG Yong-chun.BAI Zhi-peng.LIU Rui-hua.YOU Yan 負(fù)載織物對納米TiO2光催化劑凈化氨氣性能的影響-過程工程學(xué)報2006,6(1)2. 蘇峰華.張招柱.姜葳.王坤 納米及微米顆粒改性織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究-摩擦學(xué)學(xué)報2004,24(5)3. 張招柱.蘇峰華.王坤.姜葳

16、PTFE改性織物磨損機(jī)理的SEM研究-電子顯微學(xué)報2004,23(4)4. 宋艷江.黃麗堅.朱鵬.王曉東.黃培.SONG Yan-jiang.HUANG Li-jian.ZHU Peng.WANG Xiao-dong.HUANG Pei 偶聯(lián)劑處理改性聚酰亞胺摩擦磨損性能研究-材料工程2009(2)5. 梁永標(biāo).王平華.彭二英.劉春華.程文超.王賀宜.LIANG Yongbiao.WANG Pinhua.PENG Erying.LIU Chunhua.CHENG Wenchao.WANG Heyi 改性短切氈粘結(jié)劑的研制-2008(2)6. 程先華.薛玉君.謝超英 稀土改性對PTFE復(fù)合材料摩

17、擦磨損性能的影響-無機(jī)材料學(xué)報2002,17(6)7. 蘇峰華.張招柱.王坤.姜葳.劉維民.SU Feng-hua.ZHANG Zhao-zhu.WANG Kun.JIANG Wei.LIU Wei-min MoS2和PTFE改性炭織物復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究-摩擦學(xué)學(xué)報2005,25(4)8. 陳建勇.馮.許丹.CHEN Jian-yong.FENG Xin-xing.XU Dan 納米TiO2改性絲素性能及整理織物染色性能的研究-功能材料2007,38(6)9. 歐陽煜.黃奕輝.錢在茲.顧祥林片材加固混凝土梁的抗彎性能研究-土木工程學(xué)報2002,35(3)10. 葛世榮.王偉華.王軍祥.GE Shi-rong.WANG Wei-hua.WANG Jun-xiang增龍1010復(fù)合材料的摩擦本文讀者也讀過(10條)參考文獻(xiàn)(8條)學(xué)性能研究-摩擦學(xué)學(xué)報2000,20(6)-摩擦學(xué)學(xué)報1.周振君.郭艷杰.楊正方 四方氧化鋯多晶/氧化鋁(板晶)復(fù)相陶瓷的摩擦磨損性能