碳纖維增強PTFE復合材料的摩擦磨損性能研究

項東虎，席 博，朱亞波

(中國礦業大學材料科學與工程學院，江蘇徐州221116)

0 引言

聚四氟乙烯(PTFE)具有吸水率極低、自潤滑性和不粘性等獨特性質，可以在－250～260℃的溫度范圍內正常使用，是一種理想的固體潤滑材料。在工業以及航空航天領域，PTFE及其復合材料以具有優良的自潤滑性，摩擦系數低、耐化學腐蝕、耐高低溫等優點而在自潤滑領域得到廣泛重視，但其耐磨性差及承載能力低，使其應用范圍受到一定的限制。近年來，對PTFE的改性己成為研究的熱點，往基體里面填充微納米級顆粒備受國內外學者關注，如填充納米碳纖維能減少PTFE的體積磨損率1－2個數量級。填充納米ZnO能提高PTFE耐磨損性能近2個數量級。填充15%Al2O3納米粒子加5%石墨后，耐磨性可提高200倍，并有較為穩定的摩擦因數，填充碳納米管能有效地抑制PTFE的犁削和粘著磨損，但有關微納米碳螺旋纖維改性PTFE性能的研究還較少，本文就以直碳纖維和碳螺旋纖維為PTFE的改性材料，對比分析它們對PTFE抗壓強度和摩擦磨損性能的影響，并簡單探討它們對PTFE性能改善的機制。

1 實驗部分

1.1 主要原料

①原料:PTFE、懸浮聚合白色粉末(浙江巨圣氟化學有限公司)、碳螺旋纖維、直碳纖維(自制)。②偶聯劑:KH－550(－氨丙基－三乙氧基硅烷，南京曙光化工廠)。

1.2 碳纖維的處理

螺旋碳纖維是無機纖維，雖與基體的結合性較好，但分散性較差，需要通過偶聯劑對碳纖維表面進行偶聯改性，以提高與基體的結合性，達到增強復合材料性能的目的。螺旋碳纖維偶聯改性的一般工藝過程為:將一定量的偶聯劑和溶劑配制成溶液后，放入碳纖維，機械攪拌30min，放入干燥箱中80℃下干燥4h，在105.3℃下活化2h，取出密封保存。……