1、影響摩擦系數的主要因素兩個物體之間的摩擦力與其法向壓力之比值為摩擦系數，有靜摩擦系數和動摩擦系數之分。同一摩擦副在相同條件下，靜摩擦系數大于動摩擦系數。摩擦系數的大小取決于摩擦種類、材料種類、摩擦面的粗糙度等條件，不同種類的摩擦系數大致如下； 影響摩擦系數的主要因素有：1：材料的性質相同金屬或互溶性加大的金屬摩擦副容易發生粘著現象，使摩擦系數增大。不同金屬由于互溶性差，不易發生粘著，摩擦系數一般比較低。2：表面膜的存在基建在空氣中總有一層氧化膜，可以使摩擦系數降低。3：速度和溫度的影響4：載荷的影響對大多數物質來說，載荷的變化會直接影響到摩擦系數。5：振動的影響6：光潔度的影響材料的

2、摩擦系數與溫度摘 要：本文介紹了溫度變化對材料摩擦系數的影響，并分析了實際應用中對薄膜摩擦系數的實際檢測要求。 關鍵詞：摩擦系數,溫度,粘滑1、摩擦系數 摩擦系數是對兩表面摩擦力的一種量度，它表征了材料的摩擦行為。薄膜表面的摩擦系數取決于薄膜表面的粘著性（表面張力和結晶度）、添加劑（爽滑劑、顏料等）、以及表面拋光。在進行以下操作工序時需要嚴格控制材料的摩擦系數，如當薄膜越過自由轉輥、袋成型、產品纏繞膜、以及包裝袋及其它容器的堆放。除了材料的內部可變因素能夠影響材料的摩擦系數，環境因素（如機器運轉的速度、溫度、靜電積累、以及濕度）也能影響摩擦系數的試驗結果。 2、溫度對摩擦系數的影響 高分子材料

3、分子運動狀態的改變按照動力學的觀點稱作松弛。溫度升高時，一方面可提高各運動單元的熱運動能力，另一方面由于熱膨脹，分子間距離增加，即高聚物內部的自由體積增加，這就增大了各運動單元活動空間，有利于分子運動，使松弛時間縮短，松弛過程加快。伴隨著高聚物的松弛，它的熱力學性質、粘彈性能和其它物理性質會發生急劇地改變。而材料的摩擦系數作為最常用的一項力學指標，同樣也受到了溫度升高的影響。一般來講， 隨著環境溫度的升高，材料表面的摩擦系數會有一定的變化，但變化的大小因材料而異。 3、升溫試驗 為了驗證溫度變化對摩擦系數值的影響，筆者特地選擇了幾組有一定代表性的材料在不同溫度下測定它們的摩擦系數。以下是其中

4、2 組試驗的詳細試驗信息及結果： 試樣： PC 膜、鋁箔復合膜 試驗設備： Labthink FPT-F1 摩擦系數 / 剝離試驗機（可實現室溫到 之間的自控溫） 試驗溫度：室溫 試驗數據： 表 1. PC 膜摩擦試驗數據表 試驗溫度 靜摩擦系數 mean 1 動摩擦系數 mean 1 32.1 0.285 0.244 45.5 0.336 0.212 62.0 0.387 0.319 74.1 0.435 2 0.322 2 87.5 0.433 2 0.300 2 注 1 ：試驗數據為多組試驗平均值。 2 ：粘滑現象。表 2. 鋁箔復合膜摩擦試驗數據表 試驗溫度 靜摩擦系數 mean 1

5、動摩擦系數 mean 1 29.6 0.314 0.239 46.2 0.355 0.277 74.3 0.343 2 0.253 2 89.5 0.429 2 0.241 2 注 1 ：試驗數據為多組試驗平均值。 2 ：粘滑現象。試驗數據隨溫度升高的走勢如圖 1 所示。 圖 1. 摩擦系數隨溫度升高的走勢圖 從圖 1 可以看出試驗溫度的升高明顯影響了材料的摩擦系數，但對于不同的試樣，溫度的影響效果不同；而且對于同一試樣，隨溫度的上升，動摩擦系數的變化趨勢很可能也不同于靜摩擦系數。例如對于 PC 膜，靜摩擦系數隨溫度升高的增長趨勢比較穩定，但動摩擦系數的變化趨勢的波動就很大，不過動摩擦系數的整

6、體趨勢也是增長的。對于鋁箔復合膜，摩擦系數的增長趨勢就不如 PC 膜，而且其動摩擦系數隨溫度的上升基本保持穩定。需要說明的一點是，在進行 74以上的摩擦試驗時，試驗過程中出現了明顯的粘滑現象，即滑動現象 是不平穩的、間歇性的。 4、實際要求 在實際包裝過程中的摩擦力常常既是拖動力又是阻力，因此必須有效地控制摩擦系數的大小，使它在適當的范圍內。自動包裝用卷材，一般要求內層摩擦系數比較小，而外層摩擦系數適中。內層摩擦系數不能過小，否則有可能引起制袋成型時疊料不穩定而產生錯邊。外層摩擦系數太大會引起包裝過程中阻力過大致使材料拉伸變形，太小可能又會引起拖動機構打滑造成電眼跟蹤和切斷定位不準。內層材料的

7、開口劑和爽滑劑的含量以及薄膜的挺度、平滑度等因素都會影響復合膜摩擦系數的大小。在研究材料的摩擦系數時，應特別注意溫度對摩擦系數的影響。如之前所述，溫度不同會導致摩擦系數的顯著變化，需要通過實際檢測獲得實測數據。某種材料的摩擦系數可能會隨著溫度的變化出現明顯的增長或減少，也可能保持了一定的數據穩定性。考慮到生產線的實際運轉溫度往往不能很好的控制在室溫附近，因此不僅要測量包裝材料在常溫下的摩擦系數，還應考察在實際使用環境溫度下的摩擦系數。要完成這項試驗，可以改變實驗室的環境溫度（當所需溫度與 室溫相差不大時還是可取的），也可以借助檢測設備的自控溫功能，如 Labthink FPT-F1 就可以將試

8、驗溫度控制在室溫到 之間，方便試驗操作。車制動摩擦片的常見問題的分析！制動摩擦片摩擦系數高低對制動的影響？制動摩擦片摩擦系數高低對制動的影響？ 制動摩擦片的摩擦系數過高或過低都會影響汽車的制動性能。尤其是汽車在高速行駛中需緊急制動時，摩擦系數過低就會出現制動不靈敏，而摩擦系數過高就會出現輪胎抱死現象，進而造成車輛甩尾和打滑，對行車安全構成嚴重威脅。 按照國家標準，制動摩擦片的適宜工作溫度為100350。但許多劣質制動摩擦片在溫度達到250時，其摩擦系數就會急劇下降，而此時制動就會完全失靈。一般來說，按照SAE標準，制動摩擦片生產廠商都會選用FF級額定系數，即摩擦額定系數為0

9、.350.45。  制動摩擦片的壽命與硬度的關系是怎樣的？ 制動摩擦片的壽命與表面硬度并沒有一定的關系。但如果表面硬度高時，制動摩擦片與制動盤的實際接觸面積小，往往會影響使用壽命。而影響制動摩擦片壽命的主要因素包括硬度、強度、摩擦材料的磨損性等。一般情況下，前制動摩擦片的壽命為3萬km，后制動摩擦片的使用壽命為12萬km。  制動時為什么會產生抖動現象？ 往往是由于制動摩擦片或制動盤的變形造成的，這與制動摩擦片和制動盤的材質、加工精度及使用受熱變形有關，其主要原因有制動盤厚薄不勻、制動鼓的圓度差、制動摩擦片的不均勻磨損，以及熱變形和熱斑等。  除此之外，

10、制動卡鉗的變形或安裝不當，以及制動摩擦片的摩擦系數不穩定也會引起制動時抖動。另外，如果制動摩擦片在制動時產生的振動頻率與懸掛系統產生共振時，也會產生抖動現象。 涉水后對制動性能的影響？ 由于涉水后制動摩擦片/蹄與制動盤/鼓之間有一層水膜，減小了摩擦力，會影響制動效果，而且制動鼓內的水也不容易散出。 對于盤式制動器來說，這種涉水對于制動效果帶來的影響會低一些，因為盤式制動器的制動摩擦片接觸面積小，而且是暴露在外，不會存留水滴。在車輪轉動時由于離心力的作用，制動盤片上的水滴會很快散失，只要涉水后猛踩幾腳制動就會去除殘留的水層。 但對于鼓式制動器來說，在涉水后必須要邊走邊踩制動，即邊踩油門邊踩制動，

11、連續幾次后可將制動蹄與制動鼓之間的水份蒸發掉，進而恢復制動效果。  為什么制動時會產生噪聲？ 制動時噪聲的產生主要是由于懸掛系統相關部件的共振或相互干涉引起的。但也存在由于制動盤的材料使用不當或變形，制動摩擦片的硬度、孔隙率、摩擦特性和壓縮特性不合格，制動摩擦片和制動盤受潮生銹（只需制動幾次即可恢復），制動摩擦片配方中的金屬絲太硬，制動摩擦片磨損程度報警，以及機械式制動摩擦片刮盤等原因引起的噪聲或尖叫。  為什么新裝的制動摩擦片有制動偏軟的現象？ 在更換新的制動摩擦片后可能會出現制動偏軟的現象，其可能有原因有：制動摩擦片安裝不符標準，制動盤表面有污染而未清潔，制動管路存在故

12、障或制動液不足，制動液壓缸內排氣不徹底，制動盤過度磨損且表面不平整，以及制動摩擦片質量不合格。  為什么會出現制動遲滯現象？出現制動遲滯的現象，可能原因有：制動器回位彈簧失靈，制動摩擦片與制動盤間隙不當或裝配尺寸過緊，制動摩擦片熱膨脹性能不合格，以及駐車制動回位不良。  制動時冒煙是為什么？ 制動摩擦片中含有20左右的有機物，溫度過高時會發生分解并冒煙，并在摩擦片表面形成一層油狀物質，影響制動效果。而發生這種現象可能的原因有：在下坡時頻繁制動，引起溫度過高而冒煙；制動摩擦片的配方中有機物含量不合格，超標。  制動摩擦片的背板為何會脫落？ 制動摩擦片的背板脫落有兩種

13、情況，一是背板與摩擦材料之間產生裂紋；二是摩擦材料自身產生裂紋。而可能的原因有：背板的前期處理工藝差，摩擦材料的穩定性差，壓制工藝不合格，粘合劑質量差，使用溫度過高，不正確的安裝、撞擊和敲打。  制動摩擦片內槽的作用？ 制動摩擦片內槽的作用有排放氣體，降低噪音并改變產品固有頻率，排出磨屑，增強摩擦材料與背板的粘合程度。  做電磁閥耐高溫耐摩擦襯套極佳品質，耐摩擦壽命比銅制襯套長2倍，并且不磨損軸，摩擦系數小（0.05），磨損率低（10的負15次方），現在供貨量大！廣成新型塑料-耐高溫耐摩擦特種材料 熱塑性聚酰亞胺-耐高溫250度長期工作耐高溫，聚酰亞胺，粉料，注塑料，棒材，

14、板材密封，軸套，軸瓦，襯套，油封，軸封，塑料，耐摩擦，絕緣，非標準件，波峰焊機夾爪（鴨嘴爪），煙機模盒，軸承保持器（保持架），滾珠，貼片開關撥桿廣成新型塑料致力于高性能塑料的研發與推廣，在南京工業大學建立了新材料開發實驗中心，20多位教授及博士生導師組成強大的研究隊伍，我們的口號是：“以塑代鋼”。聚酰亞胺（PI）是一種綜合性能優異的超級工程塑料（250-280度高溫可長期工作）并擁有著優異的力學性、熱尺寸穩定性、介電性、耐磨損、耐候性、透波性、自潤滑等性能，被稱為“解決問題的能手”。以前由于價格因素一直是軍工產品，現在外國（特別是美國）以成為塑料之王的強大競爭對手，我公司技術中心克服了傳統熱固

15、性聚酰亞胺（PI）的批量成型困難，開發出熱塑性聚酰亞胺（TPI），可注塑成型，可保證部件的批量生產效率。現已經成功應用于各個行業配件領域。（下文舉例介紹）。我公司的TPI保留了傳統PI的優異性能，極大改進了其可加工性能，并可根據可戶的個性化需求建立了全面的產品線。客戶可使用其他塑料成型設備對TPI加工成型，此外我公司針對高頻領域加強了材料的介電性能，耐高低溫（長期工作在-269+250度環境中尺寸穩定性優于鈦合金，應用事例：超低溫反應設備部件、高溫環境機械絕緣部件等）；耐磨損（無油自潤滑，應用事例：壓縮機滑片、電機軸套、電動工具電刷、齒輪及其保持架、紡織機械滑動部件不起毛、塑料鏈條等）；輕質高

16、強（強度、硬度和鋁合金相同，密度只有其一半，應用事例：辦公、醫療等設備部件）耐化學腐蝕（一般的酸堿對TPI不起作用）電性能優異（介電常數：3.4，可用于13GHz，介電強度：440KV/mm，應用事例：絕緣電片、電工薄膜），透波性好（應用事例：電磁設備透波耐高溫板材、天線透波罩）。我公司可提供TPI粉料、注塑顆粒料、棒材、板材、塑料成型件，可根據客戶需求定做各種非標準件，公司愿與客戶開展多種形式的合作，讓我們共同推動“以塑代鋼”的行業理念，熱忱為您解決問題、提高產品綜合質量！恭候您的垂訊！商家名稱Company Name:廣成新型塑料耐高溫耐摩擦特種材料主營業務Business: 泵

17、所在地區Countries/State:中國-江蘇-南京聯絡地址Address:中國江蘇南京新模范馬路17號郵政編號Zip/Postal Code:7657765聯系電話TEL:傳真號碼Fax:86630079聯 系 人Contact:竇手機號碼Mobile Phone:網站地址Website:增強摩擦纖維的選用 慧聰網   2006年11月23日9時59分      1、鋼纖維 使用低碳鋼以及采取超聲波切削法生產出的鋼纖維含油量低、表面活性好、價格便宜，因此在半金屬基摩擦材料中得到廣泛應用。鋼

18、纖維最顯著的特點是導熱性能好。鋼纖維以其高導熱性能使局部表面熱量迅速擴散至內部，從而降低摩擦表面溫度，避免表面溫度過高，防止樹脂基體團熱分解而導致材料磨損加劇，延長了制品的使用壽命。但鋼纖維制成的摩擦材料質量大，容易銹蝕。用這種材料制成的離合器面片銹蝕后導致粘連，影響換檔分離，并導致傳動振動和抖動2。研究表明，加入一定量的鋅粉和氧化鈣等可以增強材料的防銹性能，而對摩擦性能無明顯影響；鋼纖維和礦物纖維及有機纖維混雜使用可以進一步降低材料的密度及改善制動噪聲2。目前，鋼纖維增強摩擦材料在我國多種汽車上進行了應用，反映較好。 2、玻璃纖維 玻璃纖維作為代用增強纖維的研究時間較長，產品質量比較穩定，產

19、量較大，價格也相對比較便宜。玻璃纖維屬于無機硅酸鹽纖維，因而熱穩定性較好。其表面處理工藝也得到了廣泛的研究，研制出多種偶聯劑，與樹脂親和性較好，因此在增強纖維摩擦材料中得到了一定的應用。據國外報道，玻璃纖維增強的摩擦材料，其摩擦磨損性能良好3，但玻璃纖維增強材料對載荷、滑動速度及制動溫度等固素反應較敏感。在重載房速及高溫下，摩擦系數變化明顯，不穩定4。玻璃纖維用作摩擦材料的增強纖維有一定的要求。玻璃纖維應較柔軟，而含1530 氯化鉀的玻璃纖維可使莫氏強度下降，使玻璃纖維變軟，認為E玻璃纖維可以使用1。雖然說玻璃纖維能夠運用在摩擦材料的增強材料中，但玻璃纖維有不足之處。硬度過高，磨損比

20、石棉增強材料大；當溫度超過800時易形成玻璃珠，而玻璃珠莫氏硬度更高，材料磨損量會進一步增加；玻璃纖維增強材料的摩擦系數隨溫度有較大的變化，摩擦系數不穩定。 3、碳纖維 碳纖維具有高比強度、高比模量、耐熱、耐磨、耐腐蝕及熱膨脹系數較小等許多優點。碳纖維增強基體的（CC）復合摩擦材料在航空航天工業中得到了廣泛應用。碳纖維增強基體的航空剎車用復合材料具有質量輕、抗熱沖擊性好、摩擦系數穩定、使用壽命長等特點，是新一代的航空剎車副9、10。目前，國際上大多數軍用和民用干線飛機采均用碳纖維增強基體的復合材料剎車副。但用作一般民用的摩擦材料還存在以下障礙；碳碳復合材料制作工藝復雜成本很高，原材料價格也較高

21、，產量有限。現有的碳纖維一般為長纖維，而應用于摩擦材料中的增強纖維一般是25mm的短纖維。這一點目前較難達到。碳纖維尤其是高模量石墨纖維的表面是惰性的，與樹脂的潤濕性、粘附性差，所以皮制備碳纖維增強復合材料時，須對碳纖維表面進行處理，以提高碳纖維與樹脂間的粘附強度。處理后碳纖維不但表面積增大，還能在表面生成活性基團（如羰基、羧基、和羥基等），通過這些基團使碳纖維與樹脂基體之間產生化學鍵，從而提高界面強度。 4、有機纖維 芳綸（Kevlar）、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等可燃點高，高溫熱分解不明顯，因而也可用作摩擦材料的增強纖維。有機纖維單獨作為增強纖維使用時，一般都要經過表面處理，通常是

22、把天然或合成的有機纖維放在非電解的處理液中，使纖維表面鍍上薄薄一層金屬1。經過表面處理的有機纖維，既具有金屬纖維的優點，如導熱性好，耐磨等；又具有非金屬纖維的特點，如密度小，韌性好等。例如，較常用的芳綸（Kevlar-49）特點是強韌性好，彈性模量高，密度低，價格只相當于碳纖維的1/3，其不足之處是由它所制成的復合材料的耐壓強度及彎曲疲勞握度不太好。研究表明，有機纖維可以提高材料摩擦性能的穩定性，明顯降低磨損量，對于降低制動噪聲也有明顯作用。但有機纖維在摩擦材料中的應用還存在價格、表面處理、分散工藝等問題，有待進一步研究。 5、礦物纖維 礦物纖維取材廣泛，且價格低廉，也逐步引起人們的注意。用價

23、格便宜的礦物纖維取代石棉纖維將是摩擦材料研究的一個重要課題。礦物纖維也存在以下缺陷：一般合結晶水，高溫制動時易脫水，材料性能不太穩定;質量不穩定;產品質量受產地、產時的影響較大。如果選擇產量大、品位高的礦物纖維，調整摩擦材料配方后可取得較好效果。2008年8月第33卷第8期潤滑與密封LUBRICATIONENGINEERINGAug.2008Vol133No18收稿日期:2008-04-10作者簡介:范清,女,高級工程師,E2mail:fanqing_gyyahoo1com1cn1PTFE復合材料高溫摩擦磨損性能研究鄧聯勇 范 清 彭 兵 王 勇(廣州機械科學研究院 廣東廣州510700)摘要

24、:研究了高溫條件下不同填料填充的PTFE復合材料的摩擦磨損性能,并與常溫下的摩擦磨損性能進行了比較.結果表明青銅粉,纖維填充的復合材料在高溫下表現出與常溫相反的摩擦磨損規律;碳類填充復合材料在不同溫度下則表現出較為穩定的規律;特種塑料改性的PTFE復合材料,具有極好的綜合性能.關鍵詞:PTFE;復合材料;摩擦磨損中圖分類號:TH11711 文獻標識碼:A 文章編號:0254-0150(2008)8-098-4ResearchonTribologicalBehaviorsofPTFECompositesatHighTemperatureDengLianyong FanQing PengBing

25、WangYong(GuangzhouMechanicalEngineeringResearchInstitute,GuangzhouGuangdong510700,China)Abstract:ThetribologicalbehaviorsofPTFEcompositesathightemperaturewasstudiedandcomparedwiththoseatnormaltemperature.Itisindicatedthatthecompositesfilledwithbronzepowderorfibersshowdifferentfrictionandwearproperti

26、esatnormalandhightemperature,thecompositesfilledwithcarbolicfillershavestabletribologicalbehaviorwhentemperaturechanges.Thecompositesfilledwithspecialplastichavebestcomprehensiveperformance.Keywords:PTFE;composites;frictionandwear聚四氟乙烯(PTFE)是一種性能優異的固體自潤滑材料1-2,具有極低的摩擦因數,良好的化學穩定性及熱穩定性,廣泛應用于各行各業.但純PTFE

27、的硬度低,耐磨性較差,機械強度低,在外力作用下有較大的粘彈性變形,易蠕變等3-6,這些缺點限制了PTFE的應用.為了彌補PTFE物理性能上的不足,需要用不同填料與PTFE進行復合,改善其硬度,耐磨耗性,蠕變性,熱傳導性等,從而獲得綜合性能良好的復合材料.目前,國內外對PTFE復合材料的力學性能及常溫摩擦磨損性能報導較多,但對高溫下摩擦磨損性能鮮見有報導.PTFE的實際使用性能以及最終壽命受到很多因素的影響,如產品的結構,機加工精度,使用的環境(如壓力,溫度,介質等)等.另外,材料材料時,材料的摩擦性能,耐磨性能,耐壓性能是材料設計時要首先考慮的因素.PTFE雖然是耐熱性的高聚物,但仍會出現高溫

28、軟化等高分子固有的特性,使得摩擦機制較為復雜,而添加填料后,使得高溫下的摩擦磨損性能更為復雜.常溫下的摩擦磨損性能,并不能完全真實地反映其高溫下性能以及實際使用的性能.因此采用常溫摩擦磨損實驗結果與SRV高溫實驗結果進行比較分析,更能揭示PTFE復合材料不同溫度下的性能差異.本文作者用炭類填料,青銅粉,玻璃纖維以及聚酰亞胺(PI),聚苯酯(EKONOL)等對PTFE進行改性,并模擬無油往復式壓縮機工作環境,研究了各種復合材料的高溫摩擦磨損.1 實驗與測試111 原材料及樣品制備實驗所用的聚四氟乙烯原料為日本大金生產,其它原料均為市購.實驗所用的聚四氟乙烯復合材料的制備工藝為:混料壓制燒結機加工

29、砂紙打磨.實驗所用的聚四氟乙烯復合材料配方見表1.表1 PTFE復合材料配方Table1 PTFEcompositesformula編號配方1#PTFE+PI+碳類填料2#PTFE+PI+碳類填料+特種纖維3#PTFE+PI+EKONOL4#PTFE+青銅粉+玻璃纖維5#(521#,522#,523#)PTFE+碳類填料(中等填充量)6#PTFE+碳類填料(高填充量)7#(721#,722#)PTFE+青銅粉8#(918)PTFE+玻璃纖維+特種纖維注:復合材料521#,522#,523#的填料含量依次增加,為國外產品;復合材料721#,722#分別為國外兩家著名公司產品.112 測試儀器及測

30、試條件在每次試驗前,將樣品及對偶表面用丙酮棉球擦洗干凈,并在空氣中晾干.11211 MM2200摩擦磨損測試實驗所用的MM2200摩擦磨損實驗機為宣化材料實驗機廠生產.其測試條件為:摩擦副:45#鋼環;接觸方式:面接觸;運動方式:旋轉式滑動摩擦;測試速度:0142m/s;測試溫度:常溫;測試時間:60min.磨損量以試驗后樣品表面的磨痕寬度表征.摩擦因數按下式計算:=M/(FR)式中:M為摩擦力矩(N m);F為載荷(N);R為對磨環的半徑(m).磨損率按照下面公式計算5:Ws=V/(pL)V14bh/3h=R-(R2-b2/4)015式中:R為對偶環半徑(mm);b為磨痕寬度(mm),磨痕寬

31、度用精度為0101mm的讀數顯微鏡測得;V為磨損體積(mm3);p為載荷(N);L為滑行距離(m).11212 SRV高溫摩擦磨損測試實驗所用的SRV2IV型高溫摩擦磨損儀為德國Optimol公司生產.其測試條件為:摩擦副:灰鐵(HT200);接觸方式:面接觸;運動方式:往復滑動摩擦;測試壓力:500N(517MPa);測試頻率:60Hz;行程:1500m;測試溫度:180;測試時間:60min.磨損量為樣品表面磨損深度(精確到011m),摩擦因數和磨損量均有計算機自動給出.2 結果與討論211 常溫摩擦磨損性能表2為各種PTFE復合材料的常溫摩擦磨損測試結果.可以看出,幾乎所有填料均可大大降

32、低PTFE復合材料的磨損,極大地提高PTFE復合材料的耐磨性,但卻不同程度上使得PTFE復合材料的摩擦因數增大.填料的加入能提高PTFE的耐磨性能,是因為填料的剛性大,比PTFE更為耐磨,主要是以下3種機制或它們共同作用的結果.(1)由于填料顆粒具有較高的強度和剛度,填料優先承受外界負荷,降低PTFE本體所受到的作用力,起到了支持負荷的作用,同時在正壓力的作用下,部分填料顆粒被重新嵌入PTFE基體中,減少了PTFE直接磨損和從表面抽出的機會,因而可以提高耐磨性能,如4#,7#復合材料.(2)填料在PTFE內部形成網絡節點或網絡結構,對PTFE產生了束縛作用,可以阻止PTFE的形變位錯和分子鏈的

33、運動,從而提高耐磨性.如4#,8#配方中由于纖維類填料存在,對于機械混合的試樣來說,其中纖維的排列是雜亂無序的,在PTFE基體中形成網狀結構,有效地減少PTFE的抽出.因而纖維類的減磨效果最佳,但纖維類填料會導致摩擦因數上升較大,且容易磨損金屬對偶件.(3)對轉移膜的影響.金屬填料促進了PTFE復合材料向對偶表面的轉移,并增強了轉移膜與對偶表面間的粘附,使得轉移膜更穩定地存在,從而大大降低復合材料的磨損現象.5#,6#碳類填料中的石墨則由于本身層狀結構,具有自潤滑效果.隨著摩擦作用的進行,石墨也逐漸在摩擦表面形成潤滑膜,由于石墨潤滑膜存在,并與PTFE膜協同作用,因而可以減少磨損.由于PTFE

34、和石墨都具有優良的自潤滑作用,因而添加有石墨的PTFE摩擦因數一般較低,但單純石墨填充的PTFE復合材料磨損性能較差,且不宜在高負荷條件下應用.表2 常溫下PTFE復合材料摩擦磨損性能Table2 TribologicalbehaviorsofPTFEcompositesatnormaltemperature配方磨痕寬度/mm摩擦因數純PTFE171401121#219101132#212501153#515201124#414701225#(521#,522#,523#)519301186#614101197#(721#,722#)416001218#31550120從表2結果來看,常溫下填

35、充各種填料的PTFE復合材料的磨損性能差異不大(PI和PTFE復合材料較好),除了填料本身的特性外(不同填料適用于不同的氣氛),各種復合材料材料而言,其更多應用于溫度較高場合.如壓縮機中由于高992008年第8期鄧聯勇等:PTFE復合材料高溫摩擦磨損性能研究速運動以及氣體的壓縮,使材料所處的環境溫度超過150甚至達到200.高溫下復合材料發生的變化要更為復雜,常溫和高溫下摩擦磨損行為并不能完全等同,因此有必要研究PTFE復合材料的高溫摩擦磨損性能.212 高溫摩擦磨損性能高溫180時所研究的幾種復合材料180,再加上PTFE與金屬接觸產生相對運動時的摩擦生熱,摩擦接觸點處溫度會繼續升高.PTF

36、E雖然具有極大的熱穩定性和化學惰性,高的溫度不會增加它的化學活性,但會減弱分子間的范德華引力,導致分子間內聚能下降,表面接觸區域附近材料抗剪切強度下降,加劇PTFE的磨損.因此高溫下的磨損機制更為復雜,不僅涉及到填料的耐磨性的增強,也涉及到填料的導熱性能以及高溫下填料與PTFE的相容性.表3 高溫下PTFE復合材料材料受壓變形量和磨損量,真實地反映了材料在一定壓力,經過磨損后與材料表面產生的位移;相對磨損量,指的是不包括壓縮變形的磨損深度,單純地反映了材料的耐磨性能.21211 普通填料填充PTFE復合材料如圖1所示,為PTFE填充青銅粉,玻璃纖維,碳類填料等的摩擦磨損性能.從圖中可看出,3種

37、高青銅粉填充的材料7#,721#,722#與其它復合材料高溫摩擦磨損性能差異極大.7#,721#,722#不僅磨損量,摩擦因數很大且隨著對磨的進行呈上升趨勢.分析其原因,是由于金屬粉末本身就與PTFE的相容性不好,再加之填充量高,在高溫下PTFE就變軟,無法包含更多填料,隨著摩擦的進行,填料不斷從基體脫落出來,又被擠壓進入基體,表面的摩擦形式不斷發生變化,這也是加入金屬填料的PTFE復合材料的摩擦曲線有相對較大波動的原因.同時由于金屬顆粒在材料表面的存在形成磨粒磨損,加劇了復合材料的磨損.其中7#復合材料為廣州機械科學研究院密封研究所研制的產品,由于加入了固體潤滑材料,摩擦因數和磨損量在三者中

38、相對較低.因此對于金屬填充的PTFE復合材料高溫摩擦磨損性能需要更進一步研究.圖1 不同填料填充PTFE復合材料摩擦磨損性能對比Fig1 ThefrictionandwearpropertiesofPTFEcompositesfilledwithdifferentfillers與金屬填充的復合材料不同的是,玻璃纖維填充以及碳類填充的PTFE復合材料高溫磨損性能表現較為優異.4#材料由青銅粉和玻璃纖維填充,一般來說由于纖維的加入會提高耐磨性,同時也會增加摩擦因數,但是經過在180溫度下多次重復性測試,4#材料卻具有較低的摩擦因數和磨損量.低的磨損量是由于纖維起到支撐骨架,形成的網狀結構對PTFE

39、大分子有束縛作用,阻止PTFE的帶狀結構的大面積破壞,但高溫下具有低的摩擦因數的機制尚不清楚,這也是以后重點研究的方向之一.同樣地,含有碳類填料PTFE復合材料具有良好高溫摩擦磨損性能,這與碳類填料本身與PTFE有良好的相容性有關,即使在高溫下此類填料的相容性也遠遠勝過其它類填料.由于碳類填料價格便宜,導熱性,耐磨性好,且與PTFE共混容易分散,只要經過不同碳類填料的調配,優化,可制得高溫摩擦磨損性能優良的復合材料.圖2為國外某知名公司和廣州機械科學研究院密封研究所研制的填充碳類復合材料的摩擦磨損性能對比.可以看出,隨著填料含量增加,復合材料的摩擦因數依次增大,相對磨損量也依次增大(見表3),

40、尤其是高填充量的復合材料更是如此(但高填充量的復合材料抗壓能力強,適合壓力較高的場合).8#材料雖然摩擦因數較高,但摩擦曲線平穩(而國外同類產品523#摩擦曲線則呈上升趨勢).碳類填充的復合材料不僅與填料本身特性有關,同時也與各組分的配比有關,只要選擇合理的材料和配比,優化生產加工工藝,中等填充量碳類也能獲得摩001潤滑與密封第33卷擦和磨損綜合性能優異的材料,如5#材料.圖2 碳類填充PTFE復合材料摩擦磨損性能對比Fig2 ThefrictionandwearpropertiesofPTFEcompositesfilledwithcarbolicfillers21212 特種塑料填充PTFE復合材料復合材料中所使用的特種塑料(PI,EKONOL)均為芳香族高結晶聚合物,具有優良的摩擦性