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PA66/PTFE复合材料的制备与性能研究

作　者: 刘天涛
导　师: 金志明
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: PA66 PTFE 摩擦磨损成纤力学性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

尼龙66(PA66)作为一种良好的耐磨材料而具有广阔的市场前景,但由于它含有大量酰胺基而存在吸水性强,尺寸不稳定,成型收缩率高和电性能差的缺点；由于PA是结晶聚合物,其阻燃性也较差,耐磨性、耐热性和低温抗冲击性亦有待提高,这限制了它的用途。聚四氟乙烯(PTFE)树脂由于其分子结构中存在强的F-C键,使其具有很好的物理和化学性能,如低的摩擦系数和良好的耐热性,是一种良好的固体润滑材料。因此,采用多元协同技术用PTFE改性尼龙,可以发挥它们的协同效应以提高尼龙的耐磨性、耐热性和减少吸水性等。空心玻璃微珠(GB)的加入还可以进一步增加产品尺寸稳定性,防止开裂,从而在提高复合材料的耐磨损性和力学性能的同时降低其成本。本文以PA66为基体,选用PTFE和GB分别对PA66进行填充改性,通过采用干法混合,同向双螺杆挤出机造粒,制备了PA66/PTFE和PA66/PTFE/GB两种复合材料。研究了不同含量的PTFE、GB对PA66的摩擦磨损性、力学性能的影响；用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的磨损面、脆断面和冲击断裂面的微观结构进行分析。研究结果表明：PTFE的加入提高了PA66的摩擦磨损性能；GB的加入能够明显改善PA66/PTFE复合材料的耐磨损性能,但对摩擦系数的改善较小；PTFE的加入使复合材料的抗弯曲性能有一定的提高,抗拉性能和抗冲击性能有一定降低；GB的加入对PA66/PTFE复合材料的弯曲性能有一定的改善,提高的幅度在10%左右,拉伸强度有所降低,弹性模量有很大的提高,抗冲击性能有所降低。研究显示当PTFE的质量份数为9份,GB的质量份数为10份时,复合材料的综合性能最佳。通过对PA66/PTFE和PA66/PTFE/GB复合材料微观相态观察,确定PTFE会在尼龙66中形成微纤和少量的GB对微纤的生长有促进,并且复合材料组分之间界面粘结较好,GB经表面处理后与PTFE的相容性也较好,同时分析讨论PTFE在复合材料中形成微纤的机理。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-29
  1.1 前言  15
  1.2 PA66的性质及应用  15-18
  1.3 PTFE的性质及应用  18-20
  1.4 PA66复合材料研究现状  20-24
    1.4.1 PA/PTFE复合材料摩擦磨损性能  20-22
    1.4.2 玻璃纤维增强PA66  22-23
    1.4.3 PA66/TLCP共混改性  23-24
    1.4.4 其他改性  24
  1.5 复合材料界面作用机理  24-25
  1.6 PTFE的摩擦磨损机理  25-27
  1.7 本论文研究目的、意义、内容和创新点  27-29
    1.7.1 论文研究的目的和意义  27
    1.7.2 本论文的主要研究内容  27-28
    1.7.3 创新点  28-29
第二章实验内容与方法  29-43
  2.1 实验原料  29-31
    2.1.1 PA66  29
    2.1.2 聚四氟乙烯分散树脂  29-30
    2.1.3 空心玻璃微珠  30
    2.1.4 抗氧化剂  30-31
    2.1.5 硅烷偶联剂  31
  2.2 实验设备  31-32
  2.3 技术路线  32-34
  2.4 试样制备  34-40
  2.5 性能测试  40-43
    2.5.1 摩擦磨损性能测试  40-41
    2.5.2 力学性能测试  41-42
    2.5.3 扫描电镜观察  42-43
第三章 PTFE、GB复合材料摩擦磨损性能研究  43-53
  3.1 PTFE对复合材料摩擦磨损性能的影响  43-47
    3.1.1 PA66/PTFE复合材料性能测试结果及分析  43-44
    3.1.2 PA66/PTFE复合材料磨损表面微观形貌  44-46
    3.1.3 PTFE的作用机理  46-47
  3.2 GB对复合材料摩擦磨损性能的影响  47-50
    3.2.1 PA66/PTFE/GB复合材料性能测试结果及分析  47-49
    3.2.2 PA66/PTFE/GB复合材料磨损表面微观形貌  49-50
    3.2.3 GB的作用机理  50
  3.3 本章小结  50-53
第四章 PTFE、GB对复合材料力学性能的影响  53-61
  4.1 基本配方  53
  4.2 PTFE对复合材料力学性能的影响  53-56
    4.2.1 PA66/PTFE复合材料的拉伸性能  53-54
    4.2.2 PA66/PTFE复合材料的弯曲性能  54-55
    4.2.3 PA66/PTFE复合材料的冲击性能  55-56
  4.3 GB对复合材料力学性能的影响  56-59
    4.3.1 PA66/PTFE/GB复合材料的拉伸性能  56-58
    4.3.2 PA66/PTFE/GB复合材料的弯曲性能  58-59
    4.3.3 PA66/PTFE/GB复合材料的冲击性能  59
  4.4 本章小结  59-61
第五章 PTFE在复合材料中成纤性的研究  61-73
  5.1 PA66/PTFE复合材料样条脆断微观结构  61-63
  5.2 PA66/PTFE复合材料冲击样条微观结构  63-65
  5.3 PTFE成纤机理与条件  65-67
  5.4 PA66/PTFE/GB复合材料样条脆断微观结构  67-69
  5.5 PA66/PTFE/GB复合材料冲击样条微观结构  69-71
  5.6 本章小结  71-73
第六章结论  73-75
  6.1 总结  73-74
  6.2 课题有待进一步研究的问题  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-81
研究成果及发表的学术论文  81-83
作者和导师简介  83-85
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  85-87

PA66/PTFE复合材料的制备与性能研究

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