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PPS/无机填料复合材料

发布时间:2020/3/9 0:12:33阅读人次:1129

PPS中加入无机填料,可以起到支撑一定负荷的作用。由于填料可以减小转移膜和高聚物表面的黏结力,从而降低了摩擦系数和磨损率,改善PPS的摩擦学性能。填料含量越多,摩擦因数降低的程度就越大。另外,有些颗粒在摩擦过程中能与对摩面发生摩擦化学反应,生成的新物质增加了转移膜与对摩面间的结合强度,从而使复合材料的耐磨性提高。QZhao等在PPS中添加了Ag2S和PbTe粒料,并对复合材料的摩擦及磨损行为进行了系统研究。

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实验结果表明,相对于纯PPS而言,二者的加入均可减小材料的摩擦因数,而PbTe比Ag2S的效果更为明显。这是因为犁沟阻力和剪切阻力共同构成了材料的摩擦阻力,PbTe的加入减小了转移膜的面积,而且加入填料的比例越大转移膜面积越小,同时剪切阻力的减小值大于犁沟阻力的增加值,这样使总体摩擦因数呈下降趋势。添加Ag2S粒子有利于复合材料在对偶面上形成薄而均匀的转移膜,从而降低了犁沟阻力,使得整体的摩擦因数下降。

在上述条件下分别发生了挤出磨损、黏着磨损和磨粒磨损。另外,由于PbTe的加入阻碍了转移膜的形成,聚合物难以黏着在对摩面上,这时主要以磨粒磨损和挤出磨损为主。而Ag2S填料在摩擦时容易与对摩面发生化学反应,此时的磨损主要为黏着磨损,有利于提高聚合物在对摩面上的黏结强度,从而提高了复合材料的耐磨性,因此化学反应对改善聚合物复合材料的耐磨性起重要作用。

CJSchwartz等通过在PPS中加入不同的填料,分别考察了它们的可加工性、填料与聚合物的结合情况及磨面材料对PPS摩擦性的影响。实验结果表明,PPS中添加Ag2S和CuS表现出良好的加工性,裂缝较少且磨损面光滑,因而磨损率较小。

然而,添加了SnS和ZnF2的PPS的加工性较差,磨损面较粗糙,且出现了多而深的划痕,磨损率较大。这是由于填料加入到PPS制得的复合材料变得易于加工,说明其与PPS基体的结合程度好,在滑动摩擦中填料对PPS的磨损率减小。

BahadurS等通过栓-盘式摩擦磨损试验,分别考察了无机填料Ag2S、CuS、ZnF2和SnS填充PPS的摩擦学性能。实验结果表明,在滑动接触面上,Ag2S和CuS易产生塑性变形,而ZnF2和SnS却不会发生变形。填充Ag2S和CuS制得复合材料的磨面比较光滑,裂纹划痕较少,因此其磨损率下降;而ZnF2和SnS的添加出现了较深的划痕,且磨损面较粗糙,导致磨损率升高。最后他们分别测量了这4种复合材料的弯曲强度,结果表明,添加Ag2S和CuS的复合材料的弯曲强度大于ZnF2和SnS。

这是因为填料粒子的塑性变形能力、填料和基体的结合能力很大程度上影响了填料对PPS复合材料的摩擦行为。由此可知,填料的可塑性加工能力以及颗粒与聚合物基体结合强度直接决定了PPS复合材料的摩擦行为,填料的协同作用对降低耐高温聚合物的摩擦因数及磨损率有很大的帮助。因而选择合适的填料填充到PPS中是今后的研究方向。