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。本文简述了多种耐磨PPS的来源及其机理，具体如下：

1　 PPS的摩擦学性能

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。

2   PPS/PTFE复合材料

聚四氟乙烯(PTFE)在较低滑动速度下摩擦系数很小, 在大气中不会被降解, 且耐化学腐蚀性强, 但耐磨损能力差。 所以, 将 PPS 和 PTFE 优化混合, 得到的混合物将有更好的摩擦和磨损性能。

3　 PPS/无机颗粒复合材料

纯聚合物表面硬度低, 承载能力差, 在摩擦过程中易发生粘着磨损。 为了改善其摩擦磨损性能, 人们尝试过采用多种无机粒子增强聚合物, 无机填料主要指各种层状(如石墨)和非层状(如颗粒)软硬材料, 这些填料降低转移膜和高聚物表面的粘结力, 所以摩擦系数和磨损率均降低。 同时研究还表明, 由于添加了填料, 增强了转移膜和对偶面的机械连接或与对偶面发生化学反应, 增加了转移膜与对偶面的粘结。

4　 PPS/纤维复合材料

摩擦材料中添加纤维的作用主要是使材料具有一定的强度和韧性, 在冲击、剪切、拉伸等力学作用下不致于出现裂纹、断裂、崩缺等机械损伤, 同时还可改善复合材料的摩擦学性能。

5　 PPS/纳米颗粒复合材料

纳米粒子由于具有独特的物理化学性能, 填充改性 PPS后, 在整体上提高了复合材料的力学性能, 增加了复合材料的刚度和强度。 同时, 纳米粒子可束缚 PPS 大分子的链间运动,防止大面积的带状磨损的产生, 并且材料表面磨损时脱粘的纳米填料因具有很强的表面活性, 易与对偶面结合形成致密的转移膜, 这些因素均有利于减缓复合材料的磨损。

6　 PPS/多元复合材料

近年来许多学者认为, 在对 PPS 摩擦学性能改性中应尽可能采用多种润滑剂组成的复合润滑体系配以纳米粒子或纤维等增强组分, 这样不仅能使多种润滑剂产生协同作用, 而且可以降低成本, 更重要的是可以较好地保持 PPS 优良的综合性能。

为进一步扩大 PPS 的应用范围, 研究开发能适应高速、高压和高温工作环境的新型 PPS 复合材料将成为 PPS 复合材料减摩耐磨改性的研究方向。采用共混、填充等方法提高PPS 减摩耐磨特性, 以及采用纳米填料和多元复合改性制备综合性能优良的减摩耐磨 PPS 复合材料已成为当前 PPS 摩擦学改性的研究热点。探讨多种组分并用在不同润滑条件下对复合材料摩擦磨损性能的影响及作用机理, 可为开发性能优异的新型 PPS 自润滑复合材料提供理论依据。