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PPS复合材料干摩擦磨损性能研究进展

第35卷增刊2007年6月

塑料工业

CHINAPI.ASnCS

INDU汛Y

6l

PPS复合材料干摩擦磨损性能研究进展

张晴1.一,陈晓媛2,王港2,芦艾2

(1.西南科技大学材料学院,四川绵阳621010;2.中国工程物理研究院化工材料研究所,四JII绵阳621900)摘要:介绍了聚苯硫醚(PPS)在摩擦材料领域发展的优势。按照耐磨材料的常用添加剂类别对PPS摩擦磨损影响进行了详细的综述,并根据扫描电子显微镜(SEM)和x射线光电子能谱(XPS)等分析对其机理进一步解释。总结了不同测试条件对摩擦性能的影响进行,并提出进一步研究方向。

关键词:PPS;复合材料;干摩擦;磨损

ProgressinStudyofDryFrictionand

ZHANG

ofPPSComposites

Qin91”,CHENXiao.yuan2,WANGGan92,LUAi2

Sci.,SouthwestUniversityofSci.andTech.,Mianyang621900,China;

Wear

(1.Dept.ofMaterial

2.InstituteofChemicals,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China)

Abstract:7TheadvantagesofPI)Sinfrictionmaterialfieldtirefor

ale

introduced.Therecentdevelopmentoftheaddi—

PPS嘲resisting

materialis

reviewed.Themechanism

ofthewearbehaviorofthecompositeiSexplained

on

bymeaplsofSEMandXPS.Theeffectsofdifferenttestconditions

thew83.rbehavior

ale

sunrmafized。andsome

suggestionsforfuturestuiIvofthematerial

are

made.

Keywords:PPS;Composite;DryFriction;Wear

由摩擦引起的磨损、润滑、材料与能源消耗等一系列摩擦学问题普遍存在并对社会、经济的发展产生了巨大影响。摩擦材料一直是材料科学、化学和表面工程领域的前沿课题,也是物理学、控制工程等中的热门话题。

PPS由于优良的综合性能和容易功能化等特点,被广泛应

在于摩擦条件下的常温和高温摩擦学性能,发现在300oC以上,随烧结温度上升可成型出分别以线形、支链及交链结构为主的PPs材料,聚合物线形结构改变(即不分解的情况下交联型结构)有利于材料耐磨性能的提高,370qC成型试样表现出一定的自增强特性。随温度的升高,摩擦中逐渐形成转移膜,因此磨损率降低,聚合物在摩擦过程中形成牢固、薄而均匀的转移膜是其发挥摩擦学作用的重要保证。由不同烧结温度时PPS的磨屑和磨痕SEM照片分析,杨认为PPS的磨损机制是复合型的,主要以挤出和粘着转移磨损为主。

Zhao

用于电子电气、汽车、机械、航空航天、化工等领域。PPs是

以苯环和硫原子交替排列构成的线形高分子半结晶化合物。由于苯环的刚性结构由柔性的硫醚键连接起来,使其具有优良的耐热性、阻燃性、耐化学药品性、介电性、加工成型性等优点…。另外,PPS还具有优良的自润滑性和耐磨性,其优异的导热性能和对无机物的粘结性良好,使PPS自润滑耐磨复合材料可以替代传统的尼龙类、聚甲醛类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、汽油流量阀以及干衣机的齿轮等摩擦件[2|。1

Q和Bahadus[5】用盘—销式摩擦磨损仪研究了PPS与

工具钢摩擦副运动的磨损。研究测量了在5种不同对磨面粗糙度(0.02~O.30衄 Ra)下纯PPS磨损率、磨损体积和摩擦

系数与对偶面粗糙度的关系。结果表明,随对偶面粗糙度增

大,转移膜形成的时间、磨合阶段的距离及磨合阶段向稳定阶段过渡的时间均延长。得到最小稳定磨损率的最佳对偶面

PPs的摩擦磨损

Zhao

Q和BahadurS【3J用盘一销式摩擦磨损仪测量纯PPS摩粗糙度是。0。06舯Ra(试验条件:滑动速度1.00

0.65

m/s,负荷

擦系数,在磨合阶段的值较低,逐渐增大至稳定状态,这种摩擦系数的变化与在对偶面上是否形成转移膜有关。按一般规律,同相分子之间的黏结力比异相分子黏结力大,即PPS与对偶面黏结力比PPS分子间黏结力弱。用光学显微镜观察,PPs在滑动中形成转移膜的能力较强,在到达稳定阶段前形成厚且不平整的转移膜几乎覆盖了全部对磨表面。随着磨合阶段在对偶面上不断形成转移膜,PPs与转移膜的接触增大,因此摩擦系数增大。

成型温度、滑动距离、对磨面粗糙度、滑动速度和负荷

MPa),因为对偶面粗糙度高,在磨合阶段有严重的磨粒

磨损,稳定阶段形成的转移膜较差,从而增大磨损率;对偶面粗糙度低,高聚物的峰谷与对偶面凹凸锁嵌不好,形成较差的转移膜导致磨损率大。

Zhao

Q在相同对偶表面测量了不同滑动速度下的磨损体

积和摩擦系数。在磨合阶段没有出现明显的对应关系。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。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

对PPS的摩擦学性能有着显著的影响。杨宝林等Mj等研究了

反应活性增大,分子链结构更易向稳定结构改变,有利于减

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