碳填料/聚四氟乙烯复合材料的研究进展

综述了近几年来国内外对碳填料/PTFE(聚四氟乙烯)复合材料的研究进展。对碳填料的种类及特性进行了阐述,并归纳分析了改性后复合材料的力学、摩擦磨损等性能。重点分析了石墨和石墨烯对复合材料综合性能的影响,为碳填料/PTFE复合材料的研究提供了参考。     

聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能研究

综述了PTFE复合材料摩擦学性能的国内外研究进展,系统阐述了不同填料对PTFE复合材料摩擦学性能的影响,指出多种填料混合填充可提高PTFE复合材料的承载能力和耐磨损性能,降低其摩擦系数.     

纳米Si3N4及其混杂填料改性PTFE的性能研究

采用模压成型的方法制备了纳米氮化硅(Si3N4)与二硫化钼(MoS2)、玻璃纤维(GF)、纳米三氧化二铝(Al2O3)混合填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了PTFE复合材料的力学性能和摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)观察分析了拉伸断面形貌及增强机理。结果表明：Si3N4及其混杂填料均使复合材料表面硬度增大;PTFE/Si3N4/Al2O3纳米复合材料具有较好的拉伸性能;混杂填料均可以显著改善PTFE复合材料的耐磨性能,其中5 %的Si3N4与10 %的Al2O3混杂填充复合材料的耐磨性最好,填料对复合材料摩擦因数影响不大。SEM分析表明,纳米Si3N4、Al2O3与PTFE基体界面结合较好。     

不同粒径SiC改性PTFE复合材料的力学与摩擦学性能

以纳米碳化硅(SiC)、微米SiC及粉状SiC纤维填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,对PTFE复合材料进行力学和摩擦学性能测试,分析对比不同粒径填料及其质量分数对PTFE复合材料力学和摩擦磨损性能的影响.用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口形貌进行观察,探讨了复合材料增强机理.对比研究结果表明:不同粒径的SiC均能提高复合材料的硬度和耐磨性,SiC纤雏/PTFE复合材料有较高的拉伸强度和断裂伸长率,其综合性能最好.拉伸断口的微观分析表明:SiC纤维与PTFE界面粘结性能较好,对PTFE复合材料性能有一定的增强效果.     

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。     

PTFE填充PI基复合材料摩擦学性能

以聚四氟乙烯(PTFE)为填料,聚酰亚胺(PI)为基体,通过机械冷压法制备了聚酰亚胺/聚四氟乙烯(PI/PTFE)自润滑复合材料。研究了PTFE在复合材料中质量分数对该材料和金属试件对磨时摩擦学性能的影响。结果表明:在一定质量范围内PTFE的加入对于提高复合材料耐磨性具有积极的促进作用。当PTFE质量分数为30%时,PI/PTFE复合材料磨损率最低。和纯PI相比,填充PTFE的复合材料耐磨性提高3个数量级。对试件磨损形貌的分析表明:在对偶面形成转移膜的连续性直接影响PI/PTFE复合材料的摩擦磨损行为。对应最佳摩擦学性能时形成的自润滑转移膜更加连续、光滑和完整。     

酸性溶液中PTW增强PTFE复合材料的耐蚀性和摩擦磨损性能

分别研究了不同含量钛酸钾晶须(PTW)、碳纤(CF)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摩擦学性能以及酸中的耐蚀性能,借助SEM等分析探讨了相关机理。结果表明,酸中纯PTFE耐磨性较干摩擦条件下提高了2个数量级,摩擦系数也只有干摩擦的15.3%。与CF/PTFE相比,PTW/PTFE复合材料在酸中显示更好的耐蚀和耐磨性能。PTW可以进一步提高PTFE酸中耐磨性能、降低摩擦系数。含15%（质量）PTW时复合材料具有最低的磨损率,此时比纯PTFE酸中耐磨性提高13.8倍,是相同含量CF/PTFE耐磨性的3.2倍。由于酸溶液的冷却和润滑作用,复合材料的摩擦系数与干条件相比明显降低。然而,酸溶液阻止了转移膜的形成。不管是干摩擦还是在酸性溶液中,当填料含量超过15%（质量）时,犁削和磨粒磨损是PTFE复合材料的主要磨损机理。     

聚四氟乙烯/MoS_2复合材料的制备及性能研究

采用冷压烧结的方法制备了二硫化钼(MoS_2)填料改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,并研究MoS_2含量对PTFE复合材料性能的影响。结果表明,随着MoS_2含量的增加,PTFE/MoS_2复合材料的硬度、密度和摩擦系数逐渐增大,而拉伸强度、结晶度和磨损率逐渐降低;当MoS_2含量为10 wt%,PTFE/MoS_2复合材料的磨损率较纯PTFE下降了72.4%。     

碳包覆白炭黑的研究及在橡胶中的应用

以葡萄糖为碳源物质制备出碳包覆白炭黑填料,通过改变葡萄糖在碳包覆白炭黑填料中的占比,研究不同碳含量对碳包覆填料/橡胶纳米复合材料性能的影响。研究表明,碳包覆白炭黑填料在橡胶中的分散性能及其填充胶加工性能都大幅提升,以葡萄糖为碳源的碳包覆填料硫化胶的耐磨性能相比纯白炭黑硫化胶提升 30%时的碳包覆白炭黑填料填充胶的物理机械性能最为优异。本文通过对碳包覆填料/橡胶纳米复合材料的性能分析及填料自身的微观表征,对填料中碳源物质与白炭黑的作用机理及对橡胶性能的影响进行了总结探讨。     

聚合物基复合材料摩擦与磨损性能的研究进展

介绍了聚合物及其复合材料的摩擦与磨损性能,包括聚四氟乙烯(PTFE)、含PTFE及其他聚合物基复合材料的耐磨性能,讨论了填料的种类、尺寸、含量以及填料的协同作用对聚合物基复合材料耐磨性能的影响.结果显示:填料能较好地改善聚合物基复合材料的摩擦磨损性能.并总结了聚合物基复合材料摩擦磨损性能的研究方向.     

填充改性聚四氟乙烯复合材料研究进展

介绍了近几年国内外对聚四氟乙烯(PTFE)进行填充改性以提高PTFE综合性能的研究进展,对填料的种类以及PTFE复合材料性能的研究现状进行了阐述。     

不同填料对PTFE复合材料力学性能和摩擦学性能的影响

为探索不同填料及其含量对往复压缩机密封件用聚四氟乙烯(PTFE)复合材料力学性能和摩擦学性能的影响,采用微机控制电子万能试验机和立式万能摩擦磨损试验机检测不同玻璃纤维、石墨和碳纤维含量的PTFE复合材料力学性能和磨损性能。并采用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦磨损试样表面的微观形貌进行分析。结果表明:添加石墨以及一定含量以上的玻纤和碳纤,会降低PTFE复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。复合材料的磨损量随着玻纤含量的增加而提高,石墨和一定含量内的碳纤使复合材料的磨损量下降。在摩擦过程中,磨粒磨损与黏着磨损并存,不添加碳纤,只含石墨和玻纤的复合材料以磨粒磨损为主,而添加碳纤维,同时含玻璃纤维和石墨的复合材料以黏着磨损为主。随着玻纤和碳纤的增加,复合材料的硬度逐渐增加,而石墨的加入会降低复合材料的硬度。     

聚合物/碳系填料发泡复合材料电磁屏蔽性能的研究进展

综述了聚合物/碳系填料发泡复合材料在电磁屏蔽领域应用的研究进展,重点讨论了各种碳系填料（石墨烯、碳纳米管、碳纤维）以及多组分碳系填料对发泡复合材料电磁屏蔽性能的影响及相关电磁屏蔽原理。结果表明,碳系填料的功能化、泡孔结构的调控、材料多层次结构的设计、制备工艺的优化等是改善聚合物/碳系填料发泡复合材料电磁屏蔽性能的有效途径。     

硫酸钙晶须改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究

以硫酸钙晶须(CSW)作为填料填充改性聚四氟乙烯(PTFE),采用模压成型烧结工艺制备了不同CSW含量的PTFE复合材料;利用摩擦磨损试验机研究了偶联剂改性CSW和未改性CSW对PTFE复合材料摩擦学性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)对PTFE复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明:随着CSW用量的增加,PTFE复合材料的硬度和摩擦因数逐渐增大,磨损量先减小而后增大;相对于未改性CSW,偶联剂改性CSW填充PTFE复合材料具有较低的摩擦因数和较高的耐磨损性能。     

填充改性聚四氟乙烯复合材料研究进展

介绍了近年来国内在填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料方面的研究进展,对填料种类以及PTFE复合材料性能的研究现状进行了阐述,并指出了未来需要努力的方向。     

聚丙烯混杂碳质填料复合材料的导电性能

石墨烯(GNP)、炭黑(CB)、碳纳米管(CNT)等碳质填料具备高的导电性能,通过在聚合物中混杂碳质填料制备功能性复合材料逐渐成为研究焦点。两种或多种碳质填料能够通过填料之间的协同作用在聚合物内部形成导电填料网络,进而提高复合材料的导电性能。采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)混杂碳质填料复合材料,研究了不同的填料配比以及填料网络对PP混杂碳质填料复合材料的导电率和和微观形态的影响。结果表明,单一填料复合材料中,含有5%CNT的PP复合材料的电导率最高,电导率达到0.793 S/cm;两种碳质填料混杂的复合材料,当CNT∶CB的配比为4∶1时,PP复合材料的电导率最高为0.339 S/cm;三种碳质填料混杂的复合材料,当GNP∶CNT∶CB的配比为2∶2∶1时,PP复合材料的电导率最高为0.317 5 S/cm。固定填料总含量为5%,通过增加其他填料,减少CNT的用量,减小成本的同时,电导率相差无几,具有不同形态的碳质填料在熔融共混的过程中互相缠结,CNT作为连接的桥梁,促进了填料网络形成。研究结果为聚合物复合材料导电性能的研究提供了方向。     

不同纳米材料填充聚四氟乙烯复合材料的力学性能研究

对不同纳米材料Si3N4、SiC、石墨、碳纳米管(CNTs)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料进行了拉伸和硬度试验,观察了复合材料拉伸断面的微观结构。结果表明:几种填料均能不同程度地提高PTFE的硬度。不同填料对PTFE拉伸性能的影响不同,纳米SiC填充PTFE有较好的拉伸性能,碳纳米管的加入会使PTFE拉伸强度和断裂伸长率降幅较大,其复合材料呈脆性破坏。纳米SiC在PTFE基体中有较好的分散性,其与PTFE基体界面结合较好,而纳米Si3N4在PTFE中分散性不好,纳米石墨和碳纳米管与PTFE基体的界面结合不好。当SiC的质量分数为3%时,其综合性能最佳。     

纳米氮化物填充PTFE复合材料的性能研究

对纳米AlN、Si3N4、TiN填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料进行了力学性能与摩擦磨损性能测试,研究了纳米粒子种类和含量对PTFE力学性能和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断面形貌进行观察,探讨了复合材料的相关机理。研究结果表明,纳米AlN、Si3N4、TiN的填充均能提高PTFE的硬度和耐磨性;PTFE纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均有所下降,PTFE/TiN复合材料的降幅最小;3种纳米填料均使PTFE的冲击强度下降,PTFE/TiN和PTFE/Si3N4复合材料冲击强度的降幅较小;SEM分析表明,纳米TiN在PTFE基体中有较好的分散性,与PTFE基体界面结合较好,纳米AlN、Si3N4在PTFE基体中的分散性较差。     

PVC/PTFE复合材料的制备及性能研究

制备了PVC/PTFE复合材料,并探究了PTFE含量对复合材料耐腐蚀性能、力学性能和自润滑性能的影响,并探究了马来酸酐接枝PVC材料(PVC-g-MAH)对复合材料性能的影响。结果发现:PVC/PTFE复合材料在组分中以两相存在,随着PTFE含量的增加,PVC/PTFE复合材料接触角、耐腐蚀性能、自润滑性能提高。PVC-g-MAH添加至PVC/PTFE复合材料后,能够有效改善PTFE和PVC的相容性,提高复合材料力学性能,并且对复合材料耐腐蚀性能没有明显影响。     

中空与实心玻璃微珠填充PTFE密封材料的性能

以中空玻璃微珠(HGM)和实心玻璃微珠(SGM)为填料,利用湿法混料和冷压烧结成型法,分别制备聚四氟乙烯(PTFE)/HGM与PTFE/SGM复合材料,考察两种微珠用量对复合材料拉伸性能及压缩与回复性能的影响。结果表明,SGM在其质量分数不超过9%时对复合材料拉伸性能的不利影响更显著,而HGM在其质量分数高于9%时对复合材料拉伸性能的不利影响更显著;当HGM质量分数为5%~9%时,复合材料的压缩率较纯PTFE有所提升(高于5%),而回复率不低于50%,可用作高性能密封材料;而PTFE/SGM复合材料的回复率虽然高于PTFE/HGM复合材料,但压缩率最高值未超过5%,在对压缩性能有严格要求时,其仅能用于一般密封领域。