聚苯硫醚(PpS)是1973年由美国Phillip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勃结性。另外,PPS树脂的国产化和价格下降,使PPS自润滑耐磨复合材料更受人们的青睐,成为替代聚酞胺类、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、汽油流量阀以及于衣机的齿轮等摩擦件。

近年来,为了进一步提高PPS的摩擦、力学和耐热等性能,国内外研究者对其进行了各种研究。本文分析了影响PPS复合材料摩擦学性能的主要因素,并对各个因素分别做了概述。

滑动速度对摩擦性能的影响是比较复杂的。当滑动速度不引起表面层性质发生变化时,摩擦因数几乎和滑动速度无关。然而在一般情况下,滑动速度将引起表面层发热、变形、化学变化和磨损等等,从而显著地影响摩擦因数。

M.H.cho研究了添加MoSZ、A12的pPS复合材料在不同滑动速度下的磨损体积和摩擦因数。

磨损体积在不同速度下的初始值相同,随速度增大磨损体积减小。滑动速度通过应变率和升温率影响摩擦行为。根据剥层理论,速度增大导致磨损逐渐增大,速度达到一定后,温度效应占主要因素。

高速下产生的摩擦热使转移膜的反应活性增大,分子链结构更易向稳定结构改变,有利于减小摩擦磨损。H.unal研究了在不同的滑动速度下PPS+30%玻璃纤维(GFR)的摩擦学性能。结果表明,滑动速度的影响比载荷要大,在摩擦过程中要产生大量的热,从而使摩擦面的温度升高。速度越大温度越高,当温度达到聚合物的玻璃化温度时,其乳性增加从而导致摩擦因数的增大,磨损也随滑动速度的增加而增加。然后再随着温度的继续上升高弹态渐变为勃流态,且勃度逐渐降低,从而使摩擦因数迅速下降。

载荷载荷是通过接触面积的大小和变形状态来影响摩擦力。随着载荷的增大,摩擦因数先急剧减小,到达一定程度后再趋于稳定,磨损体积随载荷的增大而增大。当载荷较低时,复合材料表面与金属表面的接触处于弹性或勃弹性状态,实际接触面积成正比,其中n=23/一1。当载荷增大到一定程度后,微凸峰的接触状态完全转为塑性接触状态,此时面积的增大完全取决于塑性变形,面积与载荷成正比变化,摩擦因数不随载荷而变化,大致保持恒定。

磨损初期,转移膜未完全形成,载荷的增大导致金属表面的硬微凸体对聚合物表面犁削的增大,从而使摩擦力、磨损均增大。载荷小,磨合阶段到稳定阶段的时间更长,表明形成转移膜的时间长,载荷过大不能形成转移膜。

Q.zhao研究了对钢面滑动的PPS在不同载荷下的磨损体积和摩擦因数。结果表明,在载荷较低时,材料的磨合阶段要长一些,这主要是由于转移膜形成比较慢。在载荷较高时,摩合阶段摩擦因数就急剧上升,并在稳定摩擦阶段保持在较高摩擦因数上。就是说在低负荷的摩擦阶段形成了转移膜,高负荷下没有转移膜生成。Haiyanxu研究了碳纤(cF)增强的PPS复合材料在不同载荷下的摩擦性能。在滑动速度低的时候,摩擦因数是随载荷的增加而增加的。而在滑动速度较大的时候,摩擦因数随载荷的增加是先增加后来又减少的。