摩擦学是研究产生相对运动的相互作用表面(如在轴承、齿轮或柔性密封件中)的结构、摩擦、磨损和润滑的一门学科。复合材料越来越多地应用于摩擦学领域。 但有关复合材料摩擦学特性的许多知识都是经验性的, 且目前对其摩擦学特性的预测能力很有限。近年来, 国内外学者都在试图确定有关聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料的内在规律。

聚苯硫醚(PPS)是1973年由美国石油公司首先工业化,并以商品名为“ Ryton”投放市场的一种高性能的工程塑料。PPS 大分子链由刚性结构的苯环与柔性的硫醚键连接, 使其具有优良的耐热性, 耐化学药品性, 高温高湿下尺寸稳定、以及优良的耐磨性和熔融流动性, 被广泛地应用于电子电气、汽车、机械、航空航天、化工等领域。 PPS 具有优良的自润滑性和耐磨性, 摩擦因数在 0.35～ 0.43 之间, 并且对炭黑、石墨、玻纤、聚四氟乙烯、陶瓷和金属等有很好的润湿作用和粘结性。 另外, 树脂的国产化和价格下降, 使自润滑耐磨复合材料更受人们的青睐, 成为替代聚酰胺类、聚甲醛类的高分子摩擦复合材料, 用于制作汽车发动机的活塞环、排气循环阀、汽油流量阀以及齿轮等摩擦件。

近年来, 为了进一步提高PPS 的摩擦学性能, 国内外研究者对其进行了各种研究。本

文综合论述了影响 PPS 及其复合材料摩擦学性能的主要因素, 并讨论复合材料的不同结构和组成对其摩擦磨损特性的影响。

材料的摩擦磨损性能通常以摩擦因数和磨损量(磨损率)来衡量, 它与材料强度、硬度不同, 不是材料的固有属性, 而是在一定条件下物理特性和化学特性的综合表现, 故材料的摩擦磨损性能是由自身因素和外部条件共同决定的。Zhao Q用盘-销式摩擦磨损试验机测量了纯 PPS 摩擦系数, 在磨合阶段的值较低, 逐渐增大至稳定状态, 这种摩擦系数的变化与在对偶面上是否形成转移膜有关。用光学显微镜观察, PPS 在滑动中形成转移膜的能力较强, 在到达稳定阶段前形成厚且不平整的转移膜几乎覆盖了全部对磨表面。随着磨合阶段在对偶面上不断形成转移膜。PPS与转移膜的接触增大, 因此摩擦系数增大。

成型温度、对磨面粗糙度、滑动速度和负荷对 PPS 的摩擦学性能有显著的影响。杨宝林等研究了 PPS 在干摩擦条件下常温和高温摩擦学性能, 结果发现在 300℃以上, 随烧结温度上升可成型出以线性、支链及交联结构为主的 PPS 材料, 聚合物线性结构改变(即不分解的情况下交联型结构)有利于材料耐磨性提高, 370℃成型试样表现出一定的自增强特性且有最佳的摩擦学性能。聚合物在摩擦过程中形成牢固、薄而均匀的转移膜是其发挥摩擦学作用的重要保证。 由 PPS 的磨屑和磨痕的 SEM 照片分析, 认为 PPS 的磨损机制是复合型的,以挤出和粘着转移磨损为主。