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聚四氟乙烯(PTFE)作为工程塑料的一种,应用十分广泛。但是,其力学、热膨胀、耐磨损性能较差等缺点,极大地限制了其在许多如高温、高压等特殊场合下的应用。因此,如何解决现代工业生产中所遇到的诸如高温下耐磨损等问题,改善PTFE材料的综合性能,是目前值得深入研究的课题。本文分别研究了不同尺寸、形貌及表面性质的无机填料对聚四氟乙烯性能的影响。同时,深入探讨了不同质量比,不同形貌及表面改性对复合材料性能影响及界面作用机制。(1)采用冷压成型及烧结工艺制备出玻璃纤维(GF)和埃洛石(HNTs)填充的PTFE复合材料,研究了填料类型及不同配比的填料对PTFE摩擦学性能、线膨胀系数及力学性能的影响。结果表明:相比GF/PTFE二元体系,适量填充HNTs可以提升GF/PTFE的摩擦磨损、热膨胀及力学性能。填充2wt%HNTs时的HNTs-GF/PTFE三元体系复合材料比GF/PTFE二元体系的磨损率降低32.7%,三元体系的线膨胀系数比PTFE降低近2个数量级,断裂伸长率,拉伸强度和弯曲强度分别提高40.0%,2.3%和7.1%。(2)利用GF、二硫化钼(MoS2)和滑石粉填充改性PTFE材料。通过正交试验发现,GF、MoS2、滑石粉和聚四氟乙烯的最佳配比为2:3:3:92,这时复合材料可以获得较好的力学性能、热膨胀和摩擦学性能。原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,GF的高温表面化学改性明显改善了其与PTFE基体之间的界面结合。同时,填料与聚合物基体间存在的机械锁合作用,也是PTFE复合材料具有较好综合性能的重要因素。(3)将制备的纺锤形碳酸钙剥离的石墨烯纳米片(CGNPs),作为填料填充PTFE材料。对CGNPs/PTFE复合材料的力学、电学及摩擦学性能进行了研究和讨论,发现填充1wt%CGNPs的PTFE复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了 44%、26%,复合材料的导电逾渗阈值同样为1wt%,当填充量达到10wt%时,复合材料中导电网络基本形成,并且摩擦学性能优异。通过差示扫描量热仪(DSC)、拉曼及微观形貌等测试,探讨了填充不同量CGNPs对复合材料性能的影响。结果表明,CGNPs在聚合物基体中分散均匀,少量的CGNPs可以起到异相成核的作用,改善复合材料的力学性能;另外,CGNPs的独特三维结构以及其与聚合物之间的机械锁合作用是复合材料电学及摩擦学性能优异的主要原因。