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改性麦秸粉填充聚甲醛润滑材料的力学性能与摩擦磨损研究

作　者: 雷晓宇
导　师: 沈凯；向定汉
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料学
关键词: 聚甲醛麦秸粉复合材料表面改性摩擦磨损
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
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内容摘要

近年来,制造业、服务业以及日常生活产生了大量的废弃物。问题是没有足够的填埋场地与有限的循环利用。基于以PTFE、MoS2为填充材料的聚甲醛(POM)自润滑材料废弃物焚烧处理所带来的环境污染问题,本研究选用低密度聚乙烯(LDPE)和麦秸粉(WSF)作为填充材料改性POM,实现绿色化,为农业废弃物秸秆开发一种新的应用途径,降低其大量焚烧所导致的空气污染,有助于节能减排,实现可持续发展。通过挤塑和模压的方法制备POM复合材料,研究表明:用5wt.%WSF与5wt.%LDPE填充的POM复合材料稳定摩擦系数为0.135,耐磨性比纯POM提高了46.4%。为了改善WSF与POM基体的界面相容性,采用碱、偶联剂、碱-偶联剂复合三种方法对WSF进行表面预处理,通过红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对WSF表面性质进行分析和表征。研究表明:三种方法均能有效地改善WSF的表面性质,其中碱-偶联剂复合处理具有协同效应,效果最明显。制备改性WSF填充POM复合材料,研究表明:WSF经过碱、偶联剂、碱-偶联剂复合处理后,POM复合材料的性能均有所提高,其中WSF经过10%NaOH溶液和KH151硅烷偶联剂复合处理后,具有最优的综合力学性能和摩擦磨损性能,其稳定摩擦系数仅为0.127,而耐磨性比纯POM提高了60.3%,与WSF改性处理前相比,压缩强度提高了21.4%,弯曲强度提高了22.7%,缺口冲击强度提高了35.2%。利用差示扫描量热法和广角X射线衍射方法研究POM复合材料的结晶性能。研究表明:填料的含量、表面状态及分散性均为POM结晶性能的影响因素。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-14
第一章绪论  14-23
  1.1 研究背景及意义  14-15
  1.2 天然植物纤维及其增强复合材料发展  15-17
    1.2.1 天然植物纤维  15
    1.2.2 植物纤维增强原理及其对复合材料性能的影响  15-16
    1.2.3 植物纤维增强复合材料的发展历程  16
    1.2.4 植物纤维及其增强复合材料的发展趋势  16-17
  1.3 植物纤维改性的研究  17-20
    1.3.1 物理方法  17-18
    1.3.2 化学方法  18-20
  1.4 POM 润滑材料的研究现状  20-21
  1.5 本课题的主要研究内容  21-23
第二章 POM 复合材料制备和性能表征  23-30
  2.1 POM 复合材料试样制备  23-24
    2.1.1 干燥  23
    2.1.2 混料  23
    2.1.3 挤出造粒  23-24
    2.1.4 热压成型  24
    2.1.5 机械加工  24
  2.2 摩擦磨损性能测试  24-25
    2.2.1 实验设备  24
    2.2.2 摩擦试件的制备  24-25
  2.3 力学性能测试  25-28
    2.3.1 压缩试验  26
    2.3.2 弯曲试验  26-28
    2.3.3 简支梁冲击试验  28
  2.4 微观测试分析  28-30
    2.4.1 差示扫描量热法（DSC）  28
    2.4.2 广角X 射线衍射（WXRD）  28-29
    2.4.3 扫描电子显微镜（SEM）  29-30
第三章麦秸粉填充POM 复合材料性能研究  30-37
  3.1 实验原料及配方设计  30-31
    3.1.1 实验原料  30
    3.1.2 配方设计  30-31
  3.2 力学性能  31-33
  3.3 摩擦磨损性能  33-35
  3.4 磨损机理分析  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章麦秸粉的表面改性  37-44
  4.1 麦秸粉的表面处理  37-38
    4.1.1 碱处理  37
    4.1.2 偶联处理  37-38
    4.1.3 碱-偶联复合处理  38
  4.2 WSF 表面形态的SEM 分析  38-39
  4.3 红外光谱分析  39-42
    4.3.1 AWSF 红外光谱分析  40-41
    4.3.2 CWSF 红外光谱分析  41
    4.3.3 ACWSF 红外光谱分析  41-42
  4.4 表面改性机理  42-43
    4.4.1 碱处理机理  42
    4.4.2 偶联处理机理  42-43
    4.4.3 碱-偶联复合处理机理  43
  4.5 本章小结  43-44
第五章改性麦秸粉填充POM 复合材料的性能研究  44-56
  5.1 改性WSF 填充POM 复合材料配方设计  44
  5.2 WSF 碱处理对其填充POM 复合材料性能的影响  44-48
    5.2.1 力学性能  44-46
    5.2.2 摩擦磨损性能  46-48
  5.3 WSF 偶联处理对其填充POM 复合材料性能的影响  48-51
    5.3.1 力学性能  48-50
    5.3.2 摩擦磨损性能  50-51
  5.4 WSF 碱-偶联复合处理对其填充POM 复合材料性能的影响  51-54
    5.4.1 力学性能  51-53
    5.4.2 摩擦磨损性能  53-54
  5.5 磨损机理分析  54-55
  5.6 本章小结  55-56
第六章 POM 复合材料结晶性能的研究  56-71
  6.1 高分子的结晶理论  56-58
  6.2 XRD 测定POM 复合材料的结晶度  58-63
    6.2.1 POM 的晶体结构  58
    6.2.2 POM 复合材料结晶度的测定  58-63
  6.3 POM 复合材料的DSC 分析  63-70
    6.3.1 WSF 填充POM 复合材料的DSC 分析  64-67
    6.3.2 改性WSF 填充POM 复合材料的DSC 分析  67-70
  6.4 本章小结  70-71
第七章结论  71-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
在学期间的研究成果及发表的学术论文  78

改性麦秸粉填充聚甲醛润滑材料的力学性能与摩擦磨损研究

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