纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了GF/PTFE和CF/PTFE复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的纤维增强体、不同载荷与滑动速度对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:GF与CF的引入有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能,随纤维体积分数的增加,复合材料的摩擦因数逐渐增加;另外,随载荷的增加,复合材料的摩擦因数亦逐渐降低,但磨损率增大。     

填料改性PTFE复合材料的性能

用MG-2000型高速高温摩擦磨损试验机对4组填料填充PTFE复合材料摩擦磨损性能进行研究,并考察相同含量填料由一元增至三元对其摩擦学性能及力学性能的影响。结果表明:单一CF与其混合填料均能提高PTFE复合材料的硬度及压缩强度,降低比重,大幅增强PTFE耐磨性;混合填料改性效果更明显,其中三元填料改性效果最优,且CF/SiC纤维/石墨三元填料改性比CF/GF/石墨三元填料改性效果更佳;石墨、CF与SiC纤维协同效应更显著。     

腐蚀环境中纤维增强聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

分别研究了不同含量碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下的摩擦学性能,同时考察了PTFE复合材料在酸中的腐蚀行为,探讨了相关机理。结果表明,在酸中GF能够提高PTFE的耐磨性,比CF在提高PTFE耐磨性方面具有更好的优势。就酸溶液中的耐磨性和耐腐蚀性而言,15 %（质量分数,下同）是填料的最佳含量,此时GF和CF填充的PTFE,耐磨性分别较纯PTFE提高了7.7和4.4倍;当填料的含量超过15 %时,复合材料的耐磨性和耐腐蚀性均下降,主要是由于此时犁削和磨粒磨损是PTFE复合材料的主要磨损机制。由于酸溶液的冷却和润滑作用,硫酸溶液中PTFE复合材料的摩擦因数大幅降低,但酸溶液抑制了对磨面上转移膜的形成。     

纤维增强聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能的研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了聚苯硫醚(PPS)纤维增强复合材料。研究了GF/PPS和CF/PPS复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的纤维增强体、不同载荷与滑动速度对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:GF与CF的引入有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能;随纤维体积分数的增加复合材料的摩擦系数逐渐增加,随载荷的增加复合材料的摩擦系数逐渐降低,但磨损率增大。     

纳米SiC及其与石墨、二硫化钼填充PTFE基复合材料摩擦磨损性能研究

用摩擦磨损试验机对纳米碳化硅（SiC）及其与石墨、二硫化钼（MoS2）混合填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时摩擦磨损性能进行了研究,用洛氏硬度计对PTFE及其复合材料的硬度进行了测量,用扫描电子显微镜对PTFE复合材料磨损表面进行了观察。结果表明,纳米SiC的加入能提高PTFE复合材料的硬度和耐磨性,纳米SiC与MoS2混合填充会使PTFE复合材料的耐磨性提高更多,特别是在载荷增大时其耐磨效果更好。纳米SiC填充PTFE复合材料的摩擦因数比纯PTFE大,且随载荷增加有所减小, MoS2、石墨的加入可降低PTFE的摩擦因数。     

纳米AlN填充PTFE复合材料的摩擦性能研究

以纳米氮化铝（削N）为填料制备了聚四氟乙烯（PTFE）复合材料，研究了该复合材料在干摩擦条件下与不锈钢对摩时的摩擦磨损行为．结果表明：纳米AlN填充FIFE基复合材料的耐磨性能明显优于纯PTFE。不同用量纳米AlN填充PTFE复合材料的摩擦系数最多上升16．5％，而耐磨性最多却能提高150倍，当纳米AlN用量为5％，FIFE复合材料的耐磨性最好。SEM观察发现：纯PTFE的磨损表面上分布着大量的带状结构，有明显的犁削和粘着磨损的痕迹。当复合材料中纳米AlN用量较低时，复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的黏着磨损，但当复合填料中纳米AlN用量较高时，复合材料的磨损机制主要表现不同程度的黏着磨损和磨粒磨损，同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。     

玻璃纤维及石墨增强聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的研究

用机械混合、冷压成型和烧结的方法制备了不同质量分数(5%~30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料制品。用M-2000型磨损试验机评价了不同样品在干摩擦下的磨损性能,揭示了填料玻纤和石墨对PTFE复合材料磨损性能的影响,并对磨损机理进行了探讨。用扫描电镜(SEM)对试样磨损形貌进行观察。结果表明:对玻纤进行改性能极大地提高PTFE复合材料的耐磨性能,同时可提高复合材料硬度;玻纤和石墨协同作用,对改善PTFE摩擦磨损性能有比较显著的效果;20%玻纤 10%石墨填充PTFE复合材料有着较好的摩擦磨损性能。     

基于聚甲醛及其复合材料的摩擦学研究进展

介绍了聚甲醛（POM）的基本物理化学性能,综述了聚四氟乙烯（PTFE）共混、无机粒子填充、添加纳米粒子、纤维增强、绿色填料及多元复合对POM复合材料摩擦磨损性能研究进展,指出今后应加强对多因素协同作用下POM复合材料的磨损机理和绿色POM复合材料摩擦学方面的研究。     

微米及纳米碳黑改性PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

用冷压成型法制备了纳米、微米碳黑填充PTFE基复合材料,考察了复合材料的硬度,并研究了干摩擦条件下纳米、微米碳黑对复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电镜观察分析了复合材料磨损表面形貌及磨损机理。     

玻璃纤维填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

为改善聚四氟乙烯(PTFE)高磨耗的缺点,通过冷压烧结成型工艺制备了玻璃纤维(GF)填充改性PTFE复合材料,探究了不同GF添加比例的PTFE/GF复合材料在不同转速下的摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察了样品的表面磨痕深度,并借助扫描电子显微镜观察摩擦表面形貌同时分析磨损机理。结果表明,填充GF后的PTFE复合材料其摩擦系数虽有一定程度的升高,但其体积磨损率却大幅降低。当GF质量分数为20%时,复合材料的体积磨损率降到最低,并在转速为80 r/min时较纯PTFE降低了93.56%。观察分析微观形貌发现,随着GF含量的增大,复合材料的磨损机理逐渐由纯PTFE的犁耕磨损和粘着磨损向磨粒磨损转变,当GF含量为25%时,出现轻微的疲劳磨损。     

聚四氟乙烯填充聚醚醚酮及其复合材料的研究

利用熔融共混工艺制备了ＰＥＥＫ／ＰＴＦＥ共混物及其复合材料,研究了ＰＴＦＥ对ＰＥＥＫ共混物及其复合材料力学性能和耐磨性的影响,结果表明,ＰＥＥＫ经１０％￣ＰＴＦＥ填充改性,玻纤／碳纤混杂增强后,由于磨损方式的改变,使该复合材料不仅保持了良好的物理力学性能,而且具有较低的摩擦系数,耐磨性也得到明显改善。     

热处理对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术制备了环氧树脂/碳纤维（EP/CF）和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡（EP/CF/GF）复合材料。测试了两种纤维铺层方式中树脂流动距离的平方与流动时间的关系,对两种铺层纤维体系的渗透率进行了研究对比;将两种复合材料进行高温处理,并且对其高温处理前后的力学性能进行分析;利用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果表明,EP/CF/GF中GF毡的松散结构使树脂更易流动;高温热处理造成了EP/CF弹性模量和拉伸应变的降低,其中弹性模量降低了9.97 %、拉伸应变降低了11.36 %,但对EP/CF/GF的影响较小;GF毡的加入造成了2种复合材料弯曲性能的下降;未经处理的复合材料断口表面光滑,而热处理后的复合材料断口表面粗糙且有大量基体附着。     

承载/声隐身混杂纤维复合材料的研究

通过试验获取了碳纤维(CF)、凯夫拉纤维(KF)、玻璃纤维(GF)、超高分子量聚乙烯纤维(UHMPEF)复合材料的力学性能和声学性能参数,在此基础上分别利用等效刚度法和传递矩阵法,对CF/UHMPEF、CF/KF、CF/GF混杂纤维复合材料的拉伸刚度、声反射系数和声透射系数进行计算。结果表明,材料的刚度和强度基本相同的条件下CF/UHMPEF复合材料声压反射系数最小,其次是CF/KF复合材料,再次是CF/GF复合材料。10kHz频率范围内3种混杂材料的声透射系数都达到95%以上。     

Mechanical Properties of Carbon Epoxy Prepreg Insert Phenolic Resin Injection Moldings

This study focuses on the insert-injection molding process. The thermoset composite inserts in this study were carbon fiber/epoxy(CF/Epoxy) prepreg sheets. The injected molded part was glass fiber contained phenolic resin(GF/PF). The CF/Epoxy was placed in the mold cavity prior to injecting GF/PF onto the inserted injection molded CF/Epoxy specimens. The role of adhesion between the inserted part and injected resin on the mechanical properties was evaluated by 3 point bending and impact tests. In addition, the effect of prepreg orientation on the mechanical properties of the prepreg inserted-injection molding system was investigated. It was found that the prepreg with unidirectional orientation significantly improved flexural and impact strength of the inserted injection molding composites, providing better support and resistance to bending and impact loading. The main failure modes of the specimens were structural and adhesive failure.     

后处理温度对EP/CF复合材料拉伸性能影响

采用模压成型工艺和拉挤工艺制备了加捻碳纤维增强环氧树脂(EP/CF)复合材料,利用微机控制电液伺服万能试验机和扫描电子显微镜研究了不同后处理温度对EP/CF复合材料的拉伸性能和断面微观形貌的影响。研究表明,相对于高温后处理下的EP/CF复合材料,室温后处理下的EP/CF复合材料的拉伸强度较优,其拉伸强度接近890 MPa;而随着后处理温度的升高,EP/CF复合材料的截面和表面显微硬度值呈先上升后下降趋势,当后处理温度为150℃时,其硬度值最优。随着后处理温度的上升,样品的断面形态由撕拉态变为剪切状态,整个断面转变为脆性断面,EP与CF之间的界面变差。较优后处理工艺为低温后处理;同时,常温固化剂下的EP和CF体系选择后处理工艺优化时,后固化温度应接近固化体系温度进行优化处理。     

玻纤增强尼龙6的挤出工艺及力学性能

采用长玻纤连续添加和短切玻纤制备了玻纤增强尼龙6(PA6)复合材料。主要考察了玻纤含量、玻纤种类以及挤出工艺条件对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的冲击断面和拉伸断面及玻纤形态进行了观察。结果表明,采用短切玻纤加入时,玻纤含量对GF/PA6复合材料的力学性能影响很大。随玻纤含量的增加,复合材料的力学性能越来越高,断裂伸长率变低。加工工艺参数对复合材料的力学性能有影响。采用长玻纤连续添加时,玻纤的添加位置对复合材料的性能影响不大。在玻纤含量相同时,采用长玻纤连续添加得到的材料力学性能明显优于采用短切玻纤时的性能。玻纤能均匀地分散在PA6基体中,玻纤的保留长度和长度分布对复合材料的性能有直接影响。     

玻璃微珠改性PBT复合材料的制备与性能

研究了玻璃微珠(GB)、短玻纤(GF)用量对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)／GF复合材料熔体流变性和力学性能的影响。结果表明:在GF质量分数为17．5％以下时,添加GB使熔体的MFR增大,反之则减小;加工工艺对熔体的粘度也有影响。在未添加GB情况下,随CF用量增加,复合材料的拉伸、弯曲强度、弯曲模量均增大,添加GB后三者增加较缓慢;而复合材料的冲击强度在添加、未添加GB的情况下均减小;添加GB后成型试样的表面更光洁。     

BF/CF层间混杂结构对复合材料性能影响

制备了碳纤维/玄武岩纤维(CF/BF)层间混杂增强酚醛树脂基复合材料,通过力学性能测试研究了混杂结构对复合材料性能的影响,并与层数相同叠合压制成型的BF复合材料的性能进行了对比。结果表明,CF/BF混杂纤维增强酚醛树脂基复合材料较BF复合材料力学性能提高,嵌层结构复合材料综合性能好于夹芯结构。     

The effect of ambient moisture and temperature conditions on the mechanical properties of glass fiber/carbon fiber/nylon 6 sandwich hybrid composites consisting of skin‐core morphologies

The concept of skin‐core (SC) morphology was used to make sandwich hybrid composites in which the skin and core were composed of different fibers in the same matrix. The sandwich blends comprising glass skin with carbon core and vice versa were compared with those of the hybrid composite, while the respective carbon (CF) and glass fiber (GF) composites served as points of reference. The composites were compounded and fabricated into injection molded tensile specimens and 3‐mm thick plaques. The effect of ambient temperature and moisture was studied. The fracture mechanical characterization of the various materials was done by using notched compact tension (CT) specimens. Tensile properties were also used to characterize the composites. Morphogical studies based on scanning electron microscopy and light microscopy were used to elucidate fracture characteristics. Deterioration of properties was noticed under hot and humid conditions. Synergism in flexural properties was observed in the CF/GF/PA hybrid composite. The mechanical properties of the CF/GF/PA hybrid are closer to those of CF/PA, suggesting a cost advantage by substituting half of the carbon fibers with glass fibers. Dynamic mechanical analysis results revealed that synergism in T_g is attained by blending or sandwiching glass and carbon fibers. Morphological studies reaffirmed the skin‐core morphology of the composites. POLYM. COMPOS., 26:52–59, 2005. © 2004 Society of Plastics Engineers.