聚碳酸酯共混物及其复合材料的摩擦学性能研究_图文

1、复旦大学硕士学位论文聚碳酸酯共混物及其复合材料的摩擦学性能研究姓名:张杰申请学位级别:硕士专业:高分子化学与物理指导教师:李同生20060515 复旦大学磺士学位论文聚碳酸醋共混物及其复合材料的摩擦学性能研究称为“摩擦磨损润滑学”,简称为“摩擦学”(Tfibology.虽然此报告是一篇调查研究报告与政策性文件,并没有学术上的突破,但其意义却远远超越某些重要学说,成为摩擦学历史上的里程碑。二十世纪80年代以来,摩擦学己从传统的机械学和力学研究转向了对新型润滑与防护材料、磨损及摩擦化学与物理的研究。摩擦学是-f-j跨学科、多学科的边缘学科,其研究主要涉及到机械工程、物理、化学、力学、热力学、数学,

2、冶金学、表面学及材料科学等。时至今日,这门学科仍然处在发展之中。随着科学技术的日新月异,该领域的研究工作势必由宏观进入微观、静态进入动态、定性进入定量,并更多地进行系统综合研究。1.3聚合物及其复合材料的摩擦学研究现状近年来,为了满足各种工况下的摩擦学应用需要,研究人员对聚合物及其复合材料的开发和应用进行了大量的研究并取得了长足的进展.目前一批新型工程塑料在实际应用中已经逐步呈现出取代金属材料的趋势。如用塑料制成的轴承、齿轮、人造关节、金属切屑机床的滑动导轨等等。特别是在高低温、真空或反应环境中,使得流体润滑无效;或者由于产物或环境的污染不能应用流体润滑,以及出于维护考虑和无法应用流体润滑的情

3、况下,聚合物及其复合材料的应用显得尤为重要.这些零部件在整个系统中运作情况,不仅和材料本身性质相关,更取决于材料的摩擦学性能,这也是塑料在应用中普遍遇到的最主要问题之一。聚合物摩擦学领域的开创和发展,正是在一背景下产生的.随着聚合物材料日益广泛的应用,其摩擦耐磨性越来越受到人们的重视。与金属和无机非金属材料相比,聚合物材料具有特殊的摩擦学特性,它们即可以单独作为耐磨机械零部件使用,还可以作为第二相填料加入合金、镀层等基体中起减磨、润滑作用等.聚合物材料的缺点在于冷变形大,耐高温性差等,此外其耐磨性能相对较差。由于摩擦和磨损过程不但会引起聚合物材料的损失,同时引起材料表面局部温度的升高,聚合物材

4、料的性能下降,加速其失效过程【15.17】。因此,为了控制聚合物的磨损,许多科学家对聚合物的摩擦磨损机理进行了大量的研究.Tanaka18研究了温度和速度对P1rI吧摩擦和磨损的影响,发现摩擦随温度的变化较小,然而在熔点时.磨损率突然增大,温度再升高时,磨损率反而下降.Pooley和Tabor19,20报道了HDPE和PTFE在摩擦过程发生了转移,生 在接枝反应和共混时有少量水的存在,使MAtt分解出羧端基,再与Pc的酯基反应1l】:可丝。rri足耳:_=上丑3=弘.确。?I冒8|广即舟托H广r8 Sgo-0-10Fi啦.3SEM micrographs ofphase蛐I咖鹏ofPC/HDP

5、E polyblends with different content ofMAH grafted Off HDPE illalrix. 的虽然也是片状磨屑(Fi口.5(b,但数量相对较少这说明,相容性的改善对于减少体系磨屑的产生起了一定的作用。 Ca(”Fi92.5SEM photographs ofthe WOlff debris(|PC/HDPE(I曲嘞PC/HDPF.-g-MAH(S¨Io从图2.6共混材料的磨痕照片也可以看出,相容性差异最为明显的。¨和s帅厶。的磨痕形貌之间也有较明显的区别.相容性较差的s。材料的磨痕表面(Fi。92.6(a形貌呈较明显的犁沟状。相

6、容性较好的s。.。材料磨痕表面(Fj92.“b形貌则较为光滑.结合相容性改善了共混材料力学性能的结果,可以认为,共混材料相容性的提高对其力学性能的改善是材料的耐磨性及抗疲劳能力得以提高的主耍原因. (a(bFi醇.6SEM岫吣窖raphs ofthe worn surfa(aPC/HDPE(s船I(”PC/HDPE-g-MAH(s4lo.31 s眦妇with no contact with any x_mples(no.-,xmd(an恤ing steel ring (”mating steel ring surfe contact with PC/HDPE(Sl¨. (cmating gee!ring surface COntact with PC/HDPE-g-MAH(S4,o.steel ring suk after friction and weaf tests 加工过程中所反映出的螺杆扭矩值也趋于减小.由上述讨论可知,其分子链在剪切作用下发生了断裂,因而其分子量也逐渐减小.凝胶色谱法是一种新型的液体色谱(Gel Permeation Chromatography,简称OPt,它作为一种快速的分子量和分子量分布测定法,取得了很了的