论文部分内容阅读
聚酰亚胺(PI)因具有耐高低温性能优良、机械强度高、耐辐射性能好、介电性能优良、抗蠕变能力强及化学性质稳定等优点在汽车、电子、航空航天等领域应用广泛。但纯PI摩擦系数较大、耐磨性较差,为克服以上缺陷,常通过填充不同添加剂改善纯PI的摩擦学性能,所得PI复合材料可作为优质摩擦学材料。本文以PI为基体材料,填充作为固体自润滑添加剂的聚四氟乙烯(PTFE)、活性碳纤维(ACF),采用热模压成型工艺制备PI复合材料。取成型压力、成型温度、保温时间、PTFE含量及ACF含量为主要因素,利用正交试验法,设定复合材料的拉伸强度为评价标准,确定最优组合,得出制备PI复合材料的最佳热模压成型工艺参数;制备PI复合材料并测试其力学性能,分析PTFE及ACF含量对PI复合材料力学性能的影响;利用CSM往复式摩擦磨损试验机进行PI复合材料摩擦学试验;利用三维白光扫描仪及扫描电子电镜(SEM)扫描PI复合材料断面及磨损表面,得到磨损表面三维形貌、断面及磨损表面微观形貌,并分析了其摩擦磨损机理。正交试验及PI复合材料摩擦学试验结果表明:PI复合材料的最佳成型工艺为模压温度360℃,压力12.5MPa,保温保压50min,降至室温后脱模;PTFE与ACF的填充都可明显降低PI复合材料的摩擦系数,其中填充20%PTFE,10%ACF时复合材料的摩擦系数最小,是纯PI摩擦系数的1/4左右,具有明显的减摩效果;PI复合材料的力学性能及耐磨损性能随着PTFE及ACF含量的增加均有所减弱,分析认为PTFE的低力学性能降低了PI的强度,ACF含量增加降低了其与基体材料的结合强度,而适量PTFE及ACF的填充可使PI复合材料的耐磨性有较大改善,其中填充15%PTFE,10%ACF时,复合材料的耐磨性最佳,为纯PI的1/41。分析认为PTFE有利于ACF与PI的结合,具有协同效用;纯PI的磨损机制主要为粘着磨损,而PI复合材料的磨损机制主要为轻微磨粒磨损。