聚碳酸酯共混物及其復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究_圖文

1、復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文聚碳酸酯共混物及其復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究姓名:張杰申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):高分子化學(xué)與物理指導(dǎo)教師:李同生20060515 復(fù)旦大學(xué)磺士學(xué)位論文聚碳酸醋共混物及其復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究稱為“摩擦磨損潤滑學(xué)”,簡(jiǎn)稱為“摩擦學(xué)”(Tfibology.雖然此報(bào)告是一篇調(diào)查研究報(bào)告與政策性文件,并沒有學(xué)術(shù)上的突破,但其意義卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越某些重要學(xué)說,成為摩擦學(xué)歷史上的里程碑。二十世紀(jì)80年代以來,摩擦學(xué)己從傳統(tǒng)的機(jī)械學(xué)和力學(xué)研究轉(zhuǎn)向了對(duì)新型潤滑與防護(hù)材料、磨損及摩擦化學(xué)與物理的研究。摩擦學(xué)是-f-j跨學(xué)科、多學(xué)科的邊緣學(xué)科,其研究主要涉及到機(jī)械工程、物理、化學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)、數(shù)學(xué),

2、冶金學(xué)、表面學(xué)及材料科學(xué)等。時(shí)至今日,這門學(xué)科仍然處在發(fā)展之中。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,該領(lǐng)域的研究工作勢(shì)必由宏觀進(jìn)入微觀、靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)、定性進(jìn)入定量,并更多地進(jìn)行系統(tǒng)綜合研究。1.3聚合物及其復(fù)合材料的摩擦學(xué)研究現(xiàn)狀近年來,為了滿足各種工況下的摩擦學(xué)應(yīng)用需要,研究人員對(duì)聚合物及其復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展.目前一批新型工程塑料在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)逐步呈現(xiàn)出取代金屬材料的趨勢(shì)。如用塑料制成的軸承、齒輪、人造關(guān)節(jié)、金屬切屑機(jī)床的滑動(dòng)導(dǎo)軌等等。特別是在高低溫、真空或反應(yīng)環(huán)境中,使得流體潤滑無效;或者由于產(chǎn)物或環(huán)境的污染不能應(yīng)用流體潤滑,以及出于維護(hù)考慮和無法應(yīng)用流體潤滑的情

3、況下,聚合物及其復(fù)合材料的應(yīng)用顯得尤為重要.這些零部件在整個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)作情況,不僅和材料本身性質(zhì)相關(guān),更取決于材料的摩擦學(xué)性能,這也是塑料在應(yīng)用中普遍遇到的最主要問題之一。聚合物摩擦學(xué)領(lǐng)域的開創(chuàng)和發(fā)展,正是在一背景下產(chǎn)生的.隨著聚合物材料日益廣泛的應(yīng)用,其摩擦耐磨性越來越受到人們的重視。與金屬和無機(jī)非金屬材料相比,聚合物材料具有特殊的摩擦學(xué)特性,它們即可以單獨(dú)作為耐磨機(jī)械零部件使用,還可以作為第二相填料加入合金、鍍層等基體中起減磨、潤滑作用等.聚合物材料的缺點(diǎn)在于冷變形大,耐高溫性差等,此外其耐磨性能相對(duì)較差。由于摩擦和磨損過程不但會(huì)引起聚合物材料的損失,同時(shí)引起材料表面局部溫度的升高,聚合物材

4、料的性能下降,加速其失效過程【15.17】。因此,為了控制聚合物的磨損,許多科學(xué)家對(duì)聚合物的摩擦磨損機(jī)理進(jìn)行了大量的研究.Tanaka18研究了溫度和速度對(duì)P1rI吧摩擦和磨損的影響,發(fā)現(xiàn)摩擦隨溫度的變化較小,然而在熔點(diǎn)時(shí).磨損率突然增大,溫度再升高時(shí),磨損率反而下降.Pooley和Tabor19,20報(bào)道了HDPE和PTFE在摩擦過程發(fā)生了轉(zhuǎn)移,生 在接枝反應(yīng)和共混時(shí)有少量水的存在,使MAtt分解出羧端基,再與Pc的酯基反應(yīng)1l】:可絲。rri足耳:_=上丑3=弘.確。?I冒8|廣即舟托H廣r8 Sgo-0-10Fi啦.3SEM micrographs ofphase蛐I咖鵬ofPC/HDP

5、E polyblends with different content ofMAH grafted Off HDPE illalrix. 的雖然也是片狀磨屑(Fi口.5(b,但數(shù)量相對(duì)較少這說明,相容性的改善對(duì)于減少體系磨屑的產(chǎn)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從圖2.6共混材料的磨痕照片也可以看出,相容性差異最為明顯的。¨和s帥厶。的磨痕形貌之間也有較明顯的區(qū)別.相容性較差的s。材料的磨痕表面(Fi。92.6(a形貌呈較明顯的犁溝狀。相

6、容性較好的s。.。材料磨痕表面(Fj92.“b形貌則較為光滑.結(jié)合相容性改善了共混材料力學(xué)性能的結(jié)果,可以認(rèn)為,共混材料相容性的提高對(duì)其力學(xué)性能的改善是材料的耐磨性及抗疲勞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眥婦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 加工過程中所反映出的螺桿扭矩值也趨于減小.由上述討論可知,其分子鏈在剪切作用下發(fā)生了斷裂,因而其分子量也逐漸減小.凝膠色譜法是一種新型的液體色譜(Gel Permeation Chromatography,簡(jiǎn)稱OPt,它作為一種快速的分子量和分子量分布測(cè)定法,取得了很了的