无机纳米粒子填充改性聚四氟乙烯复合材料的研究

研究了无机纳米粒子在聚四氟乙烯(PTFE)材料中的分散方法，以及纳米Al2O3、纳米SiO2的填充改性对PTFE复合材料力学性能和耐磨性能的影响。结果表明：机械混合和气流粉碎的组合方式可使无机纳米粒子在PTFE中得到均匀分散；用量0。3％的纳米Al2O3提高了PTFE材料的拉伸强度和断裂伸长率，用量3％的纳米SiO2显著改善了PTFE材料的耐磨耗性能；纳米Al2O3和纳米SiO2协同改性PTFE，获得了拉伸强度27．4MPa、断裂伸长率306．7％、邵D硬度60．0、磨耗量0．001g和摩擦系数0．20的综合性能优异的改性PTFE耐磨耗材料，该改性PTFE材料适用于汽车发动机曲轴油密封件的制备。     

碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料的力学性能

为了改善超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)的加工性能,提高其力学性能,以木粉和碳纤维为填料,制备了高填充量碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料。研究了碳纤维含量对PE-UHMW/木粉复合材料弯曲性能、拉伸性能及动态热机械性能的影响。研究结果表明,加入碳纤维可提高PE-UHMW/木粉复合材料的弯曲强度及拉伸强度。拉伸强度和弯曲强度都随着碳纤维的含量的增加呈现出先增加后减小的趋势。当碳纤维质量分数为3%时,弯曲强度达到最大值,为25.2 MPa,比未加碳纤维时提高了46.5%。当碳纤维质量分数为2%时,弯曲强度达到最大值,为38.4 MPa,比未加碳纤维时提高了27.1%。随着碳纤维含量的增加,复合材料的储能模量显著提高。碳纤维的加入使复合材料的损耗因子峰值增大。     

PTFE对PE-UHMW性能的影响

为获得高耐磨性和高耐热性的超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)基复合材料,以聚四氟乙烯(PTFE)为改性剂改善PE-UHMW的耐磨性及耐热性。实验结果显示,在PTFE质量分数为5%时,复合材料的邵氏硬度最高,为67.08,耐磨性能达到最佳水平,与15Cr Mo V钢的摩擦系数为0.235,磨损率为0.081 4%,负载为10.0 N、变形量为0.06 mm时,复合材料的热变形温度提高21%。在KH550偶联剂作用下,PTFE可以在PE-UHMW基体中达到均匀分布,并形成致密结合。随着PTFE含量的升高,复合材料受载时的蠕变现象逐渐明显。     

PA6/POE-g-MAH/PE–UHMW材料的制备及性能

以耐热改性组分尼龙6(PA6)为基体材料,超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)为综合性能平衡组分,增韧剂马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)为相容剂,制得PA6/PE-UHMW/POE-g-MAH三元复合材料。研究结果表明,POE-g-MAH的加入可改善PA6的韧性,但降低了PA6的拉伸强度,随着POE-g-MAH加入量增加,PA6断裂伸长率逐渐增加,当添加量为30%时,断裂伸长率达到最大值397%,拉伸强度为39 MPa。PE-UHMW组分不仅提高了复合材料的拉伸强度和韧性,同时改善了其耐水解性能。当PA6∶POE-g-MAH∶PE-UHMW=70∶30∶10时,断裂伸长率提高至477%,拉伸强度为42 MPa。通过扫描电子显微镜分析观察复合材料的微观形态,发现在PA6基体中POE-g-MAH和PE-UHMW形成"核–壳"结构,对PA6韧性的提高起到了协同作用。     

超细PTFE微粉改性PC复合材料的制备及其性能

PC是一种重要的工程塑料,但其耐磨性较差,制约了其应用。利用PTFE的自润滑性与耐磨性能,采用超细PTFE微粉蜡与PC通过共混制备了高耐磨聚四氟乙烯-聚碳酸酯(PTFE-PC)复合材料,并进一步研究了PTFE微粉对PC力学性能、加工流动性、热稳定性和滑动磨耗性的影响。结果表明,随着PTFE微粉含量的提高,复合材料的力学性能及熔体流动速率均呈现下降趋势。热分解温度明显提高,耐磨性能也明显提升。SEM测试结果表明,PTFE微粉与PC在微观上呈现部分相容,导致复合材料的力学性能和加工流动性明显下降。注射成型过程中,PTFE微粉向样条表面迁移,使复合材料的耐滑动磨耗性能显著提升。结果表明,当PTFE微粉蜡含量为10%时,复合材料的综合性能最佳。改性PC有助于扩展PC的应用范围。     

耐磨损滑石填充PTFE复合材料的制备及性能研究

以滑石粉为填料制备滑石粉/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了滑石粉用量对复合材料密度、硬度、摩擦磨损及热力学性能影响。结果表明,当滑石粉质量分数从0%增加到20%时,复合材料的硬度、密度逐渐增加;滑石粉能显著增加复合材料耐磨性能。当滑石粉质量分数为20%时,复合材料磨耗量仅相当于纯PTFE的1/2 000(磨损条件为200 N,2 h,200 r/min);复合材料的结晶度随滑石粉填充量的增加先下降后升高,当滑石粉质量分数为20%时,复合材料的结晶度为三者中最高,比纯PTFE提高了17%。     

超高分子量聚乙烯复合材料的消声性能研究

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)具有很好的抗冲击性、消声减振等性能,通过在PE-UHMW中加入玻璃纤维(GF)、聚四氟乙烯(PTFE)纤维和石墨烯(Gr),利用模压法制得PE-UHMW复合板。通过测试并分析其吸声系数和隔声量,提出了复合材料板分子链缠结模型,并结合模型分析了复合材料的消声性能。结果表明,在40～260Hz和1 590～2 880Hz波段,GF对PE-UHMW的消声性能有促进作用。而Gr加入后,则仅在1 790～3 000Hz波段对PE-UHMW的消声性能有促进作用,其他波段均未增加,与其自身缺陷有关。由于粘接较差,PTFE纤维并未达到预期效果,只是在大于2 160Hz后才对消声性能产生正面影响。总之,三种填料加入后都会影响PE-UHMW分子链的缠结,并且对分子链的耗能方式产生一定的影响,从而影响PE-UHMW的消声性能。     

γ射线辐照交联改性超高相对分子质量聚乙烯的研究

采用单螺杆挤出机制备了超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW)板材,并用不同剂量的γ射线对其进行辐照交联,分析不同辐照剂量和辐照后处理对其力学性能、耐热性能、摩擦磨损性能等的影响。结果表明,在一定的辐照剂量下,γ射线辐照交联可以提高PE-UHMW的凝胶率、熔点、结晶度、拉伸强度、表面硬度、热变形温度和耐磨性能;当辐照剂量为150kGy时,PE-UHMW的热变形温度提高了近40℃;但辐照交联降低了PE-UHMW的塑性,使材料的断裂伸长率降低;重新熔融后处理可以进一步提高材料的凝胶率,改善其塑性,但材料的熔点、结晶度、表面硬度、拉伸强度有所降低。     

表面修饰三氧化钨填充聚四氟乙烯复合材料的制备及其性能研究

为提升聚四氟乙烯(PTFE)的耐磨性能,开展γ?缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH560)表面修饰和未经表面修饰的纳米三氧化钨(nano?WO₃)填充的PTFE复合材料性能研究。通过冷压烧结法制备PTFE/nano?WO₃复合材料,采用材料试验机和磨损试验机分别研究复合材料的力学及摩擦学性能,探讨nano?WO₃的含量和表面修饰对复合材料性能的影响。结果表明,KH560接枝到nano?WO₃的表面,提高nano?MWO₃与PTFE基体的相容性;与PTFE/nano?WO₃相比,nano?MWO₃能够改善PTFE的力学性能;其中PTFE/5%nano?MWO₃的性能较好,与PTFE相比,拉伸强度降低了17.7%,但断裂伸长率提升了43.5%,弯曲强度提升了16.1%;与PTFE/nano?WO₃和PTFE相比,nano?MWO₃能够改善PTFE的耐磨性能;其中P...     

TiO2纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO₂纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO₂复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO₂纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O₂纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO₂纳米粒子尺寸为5～10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。     

尼龙6改性超高分子量聚乙烯

采用挤出成型工艺制备了尼龙6(PA6)改性超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)共混材料。研究了PA6含量对PE–UHMW/PA6共混材料热性能及力学性能的影响。研究表明,PA6质量分数为30%时维卡软化温度达到145.9℃,较纯PE-UHMW提高了14℃,邵氏硬度达到69,较纯PE-UHMW提高了15%;共混材料的缺口冲击强度随PA6质量分数的增加而降低,在PA6含量不变的条件下,添加适量的增容剂能够改善共混材料的缺口冲击强度。同时结合DSC测试共混材料中PE–UHMW的结晶度与对共混材料的微观形貌扫描观察,进行了PE–UHMW与PA6的作用机理分析。     

PE—UHMW纤维／环氧树脂复合材料研究

对超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW)纤维进行了铬酸液相氧化和纳米二氧化硅溶胶表面涂覆的复合化表面处理，并对PE-UHMW纤维／环氧树脂复合材料进行了界面性能研究。结果表明，单纯的液相氧化和表面涂覆均可以提高复合材料的界面性能，但液相氧化处理时间过长会使纤维强度降低，而复合化处理则具有协同效应，可以不降低纤维强度而大幅度提高复合材料的层间剪切强度，是一种有效的表面处理方法。     

全氟聚醚改性超高相对分子质量聚乙烯复合材料的性能研究

通过添加全氟聚醚（PFPE）对超高相对分子质量聚乙烯（PE-UHMW）进行改性,研究了PFPE含量对PE-UHMW复合材料力学性能及摩擦磨损性能的影响,采用热重分析仪和差示扫描量热仪分析了复合材料的热性能,同时利用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明,当PFPE添加量为3 %（质量分数,下同）时,改性复合材料的摩擦因数、体积磨损相对未改性的分别降低20.8 %、59.4 %,摩擦磨损性能改善显著;改性后的复合材料其力学性能和热性能略有提升;未改性复合材料磨损机理主要表现为黏着磨损和塑性变形,改性复合材料则表现为疲劳磨损,伴有轻微的塑性变形。     

三维编织PE-UHMW纤维增强PMMA复合材料的力学性能研究

采用真空浸渍法制备了三维编织超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW3D)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料，重点研究了该复合材料的力学性能、纤维体积含量对复合材料力学性能的影响以及吸湿前后力学性能的对比。研究表明，PE-UHMW3D/PMMA复合材料具有较好的冲击强度。纤维经表面处理后，其弯曲强度、弯曲模量、横向和纵向剪切强度均有不同程度的提高，冲击强度略有下降。随着纤维体积含量的增加，横向剪切强度增加，纵向剪切和弯曲强度增加到一定程度反而下降。吸湿平衡后的力学性能有所下降。     

Tribological and mechanical properties of carbon‐nanofiber‐filled polytetrafluoroethylene composites

The effects of various filler concentrations (0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, and 3 wt %) on the tribological and mechanical properties of carbon‐nanofiber (CNF)‐filled polytetrafluoroethylene (PTFE) composites were studied. Moreover, the influence of various loads (50, 100, 150, and 200 N) and sliding velocities (0.692 and 1.39 m/s) on the friction and wear behaviors of the PTFE composites was investigated. The results showed that the friction coefficients of the PTFE composites decreased initially up to a 0.5 wt % filler concentration and then increased, whereas the antiwear properties of the PTFE composites increased by 1–2 orders of magnitude in comparison with those of pure PTFE. The composite with a 2 wt % filler concentration had the best antiwear properties under all friction conditions. The friction coefficients of the CNF/PTFE composites decreased with increases in the load and sliding velocity, whereas the wear volume loss of the PTFE composites increased. At the same time, the results also indicated that the mechanical properties of the PTFE composites increased first up to a 1 wt % filler concentration and then decreased as the filler concentration was increased above 1 wt %. In comparison with pure PTFE, the impact strength, tensile strength, and elongation to break of the PTFE composites increased by 40, 20, and 70%, respectively, at a 1 wt % filler concentration. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 104: 2430–2437, 2007     

Processibility and mechanical properties of micronized polytetrafluoroethylene reinforced silicone rubber composites

Various micronized polytetrafluoroethylene (PTFE) powders were compounded with silicone rubber (MQ) and mechanical properties of the MQ/PTFE composites were evaluated. The fracture surface morphologies of prepared composites were also investigated using scanning electron microscopy (SEM). At a level of only 5 wt %, the fractured surface of MQ/PTFE composites show layered structure morphology. This structure effectively improves the tear strength of MQ but it also led to lower the tensile properties of the composites. The addition of fluorosilicone rubber (FMQ) as compatibilizer, tensile and tear strength of the composites improved considerably. However, tensile properties of the MQ/solution of sodium in liquid ammonia treated PTFE composite decreased compared with those of the untreated one. To investigate the production potential of extrusion process, an electric wire was extruded with MQ/PTFE/FMQ composites. During the curing process, volatile molecules lead to bubble and void formation of extruded layer depending on the filler shapes. The spherical PTFE powder was suitable for extrusion process. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

Optimization of Mechanical Characteristics of Short Glass Fiber and Polytetrafluoroethylene Reinforced Polycarbonate Composites via D-Optimal Mixture Design

This paper deals with the application D-optimal mixture design (DMD) integrating response surface methodology (RSM) to discuss variation of mechanical characteristics depending on injection molding during production of short glass fiber (SGF) and polytetrafluoroethylene (PTFE) reinforced polycarbonate (PC) composites. Planning of experiments was based on a D-optimal mixture design (DMD). By applying RSM analysis, a mathematical predictive model of the tensile strength and flexural strength properties was developed in terms of the mixture ratio of PC, SGF, and PTFE. In addition, analysis of variance (ANOVA) and response surface graphs were applied to identify the effect of mixture ratio of SGF and PTFE reinforced PC composites for the tensile strength and flexural strength.     

成核剂对PE-HD改性PE-UHMW性能的影响

研究了硬脂酸钙、滑石粉、山梨醇类成核剂(TH-3998)及自制稀土类复合成核剂(REC)对高密度聚乙烯(PE-HD)改性超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW)性能的影响。结果表明,REC对PE-UHMW/PE-HD体系的性能影响显著。当其含量为0.4%时,拉伸强度为31.5MPa,比不含成核剂时的27.5MPa增加了14.5%;冲击强度为153.7kJ/m2,比不含成核剂时的136.0kJ/m2增加了13.0%,与纯PE-UHMW的性能相差无几;摩擦系数由不含成核剂时的0.19894降低到了0.18121;SEM表明其结晶形态为摺叠扭曲形波浪起伏结构。     

纳米SiC粒子的表面处理对PTFE/纳米SiC复合材料的性能影响

对表面处理与未处理纳米SiC填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料进行力学与摩擦学性能测试,研究了纳米SiC含量和表面处理对复合材料力学和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜对拉伸断面形貌进行观察,探讨了复合材料的增强机理。结果表明,未处理纳米SiC填充PTFE后,其复合材料的硬度和耐磨性均有不同程度的提高;表面处理纳米SiC后,PTFE/纳米SiC复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩性能均比未处理的有所提高;表面处理SiC在PTFE基体中有较好的分散性,与PTFE基体界面的结合较好,未处理纳米SiC在PTFE基体中分散性较差。