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畢業(yè)論文-耐磨耐熱涂料的制備及性能研究(編輯修改稿)

2026-07-16 17:56 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】的增強體，即軟增強體對降低材料摩擦系數(shù)有很大的幫助，如石墨，但是該類增強體填充的復合材料其磨損率沒有太大改善。而硬度較大的增強體，即硬增強體，如碳化硅、二氧化硅等，他們的加入在降低復合材料磨損率的同時，卻又增大了摩擦系數(shù)。所以在選擇填料時應充分考慮填料的各種性質，選用合適的增強體。此外研究還發(fā)現(xiàn)在復合涂料中，不同種類增強體的混合使用，可以產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合涂層表現(xiàn)出更好的摩擦學性能。（六）磨損機理聚合物材料不同與金屬材料，其最大的特性是具有粘彈性，所以其各種性質更容易受到外界各種條件的影響，比如隨著環(huán)境溫度，施加載荷，滑動速度等外界條件的變化，聚合物力學性能會產(chǎn)生很大的不同，變化范圍較寬。所以一與金屬材料相比，聚合物材料在摩擦過程中發(fā)生的變化要復雜的多。由于磨損現(xiàn)象有著錯綜復雜的影響因素，使得人們對該領域的研究仍待完善。近年來，隨著顯微技術的發(fā)展，人們對磨屑進行微觀上的觀察與分析，期望對磨損機理有進一步的了解。通常，人們將磨損分為磨粒磨損、粘著磨損、犁溝磨損、沖蝕磨損、疲勞磨損等。磨粒磨損當摩擦副進行對磨時，由摩擦副的表面或空氣中的顆粒參與到摩擦中，或進入到較軟摩擦副面內(nèi)或一直停留在對磨表面上，造成磨面材料的擦傷或者脫落的現(xiàn)象稱之為磨粒磨損。例如，塑料與金屬的對磨，塑料相對于金屬具有低硬度，當空氣中外來或者摩擦過程中產(chǎn)生的小顆粒參與摩擦時，顆粒會在各種力的作用下進入到軟質塑料層內(nèi)。當顆粒粒度較小時，進入到軟塑料內(nèi)形成了增強體，可以提高塑料耐磨損性能，但是如果顆粒粒度過大且硬，那么就會在塑料表面產(chǎn)生切痕，或者使塑料產(chǎn)生疲勞損傷，致使塑料的磨損量出現(xiàn)急劇上升。粘著磨損粘著磨損指的是涂覆在底材表而上的耐磨涂層，由于自身的剪切強度比較小，在摩擦的過程中，會隨著摩擦部分涂層轉移到對偶件表面，在其表面形成一層薄膜，即轉移膜，由此而帶來的損耗稱之為粘著磨損。粘著磨損最重要的特征就是轉移膜的形成。研究發(fā)現(xiàn)，轉移膜的形成與物質內(nèi)聚能的大小有關。有人對高分子材料(PTFE, PE, PP, PE丁)做了對磨實驗，并觀察對磨過程轉移膜的形成。觀察結果發(fā)現(xiàn)，總是內(nèi)聚能小的材料表而聚合物轉移到內(nèi)聚能大的材料表面，最終在內(nèi)聚能大的物體表面形成一層轉移膜。材料的轉移也是按照這個順序進行，所以當軟質聚合物涂層與硬質金屬摩擦副對磨時，我們經(jīng)常看到的是聚合物粘著在金屬摩擦副上形成一層轉移膜。摩擦過程中，轉移膜形成以后，摩擦將主要發(fā)生在涂層與轉移膜之間，所以說轉移膜的形成可以起到減磨抗磨的作用。對于耐磨涂料而言，其耐磨損性能的好與壞，很大程度上取決于物件表面涂層的形成及轉移。如果物件表面的耐磨涂層能夠緊密牢固地附著在基材表面上，在摩擦過程中不會輕易脫落，那么該耐磨涂層就能夠穩(wěn)定而持久地向摩擦副表面提供轉移膜。如果形成轉移膜和消耗轉移膜達到了一種動態(tài)平衡，就可以說該耐磨涂層具有良好的潤滑耐磨作用。如果摩擦過程中耐磨涂層和轉移膜都在不斷地損耗，那就會出現(xiàn)嚴重的磨損現(xiàn)象。犁溝磨損由于相互摩擦的兩對磨面，并不是完全平滑，其實表面存在很多的微小凸峰，當這些微小突起足夠堅硬并具有鋒利邊緣，那么在發(fā)生相對運動時，它們就可能會切割或者撕裂對磨面，同時使鄰近的材料受到拉伸力，發(fā)生局部應力破壞，甚至遭到嚴重損壞。沖蝕磨損沖蝕磨損有時也稱它為侵蝕磨損，是指當材料表面受到流體沖擊作用而造成的材料損耗。沖蝕流體可以使液態(tài)流體，也可以是高速氣流，且沖蝕流體中一般會含有固體小顆粒，正是這些小固體粒子對材料表面的沖擊作用才造成了材料的沖蝕磨損。沖蝕磨損的程度與流體的沖擊角度和沖擊速度等因素有關。疲勞磨損疲勞磨損是指材料由于受到交變載荷作用而發(fā)生的磨損現(xiàn)象。交變載荷的作用是一方面使塑料內(nèi)部結構發(fā)生變化，如分子鏈的斷裂、重排，分子鏈間的滑動等。另一方面會使塑料內(nèi)部發(fā)生相互摩擦，使材料局部溫度升高，加速局部分子鏈的運動，從而又顯著地促進了上一部分中分子變化的發(fā)生。總之，交變載荷的存在加速了材料的磨損。關于磨損機理，眾說紛紜，除了以上兒種主要的磨損以外，常見的還有腐蝕磨損、老化磨損、化學磨損、蠕變磨損、微動磨損等等。磨損現(xiàn)象復雜，實際生活中的磨損往往不能簡單地歸為某一種機理，常常是多種磨損機理并存。（七）混合液分散方法納米粒子能否在涂料中良好分散決定著涂料的最終使用性能。常用的分散方法有:物理分散法（1）機械攪拌分散法機械攪拌分散為最常用的且最簡單的分散方法，指利用攪拌裝置(高速攪拌機或高速分散機)，在強剪切力的作用下，打破納米團聚體，使納米粒子均勻分散在介質中。實際操作中發(fā)現(xiàn)，機械攪拌分散效果并不是很理想。分析原因可能是由于機械作用形成的剪切力的強度并不是足夠大，雖然可以一定程度_卜破壞納米團聚體，但是還不足以很好的細化納米粒子，致使納米粒子間仍然存在較強的相互作用力，團聚在一起。（2）超聲分散法超聲波分散法受到越來越多研究者的青睞，成為納米材料分散領域的理想選擇。超聲波是一種機械波，它的波速一般是1500m/s，頻率為5KHZ— Ocm。其波長的長度遠遠大于單個納米粒子所具有的尺寸，由此可見超聲波的分散機理并非超聲波木身直接作用于分散粒子。關于超聲波分散的作用機理，人們也做了相關研究，發(fā)現(xiàn)超聲波首先對分子周圍的介質產(chǎn)生物理作用進而問接影響分子，使其分散。人們還發(fā)現(xiàn)高強度的超聲波如果在液體介質中傳播會產(chǎn)生空化現(xiàn)象，伴隨有氣泡和聲流等效應。空化作用會在液體介質內(nèi)產(chǎn)生局部高壓，凈化微粒表面。聲流會使液體內(nèi)部產(chǎn)生高速對流，還可以破壞微小氣泡。超聲的種種現(xiàn)象作用最終使得分散粒子均勻良好地分散在液體介質中。（3）球磨法球磨法是使球磨介質與物料之間發(fā)生相互碰撞沖擊研磨，造成物料內(nèi)部巨大壓力，迫使物料不斷變形破裂，使物料粒子不斷細化，最終達到良好的分散效果。（4）物理改性分散法物理改性分散是使改性劑分子吸附在納米粒子表面，在其表面形成一層改性劑分子包覆層，降低納米粒子的表面張力，減少粒子間的聚集團聚，最終得到均勻分散體系。之所以稱之為物理改性分散是因為改性劑與納米粒子之間發(fā)生的是物理作用力(范德華力、氫鍵等)，不存化學鍵的作用。該方法中最常用的添加表面活性劑法，主要利用了表而活性劑可以很好地吸附在固液表而，在粒子表面形成一層吸附分子膜。該膜不但可以阻礙粒子之間的相互接觸聚集，還可以增大粒間距，遏制粒子間化學鍵形成。（八）本論文研究意義及主要內(nèi)容磨損是日常生活中的常見現(xiàn)象，由于它的不可避免性，每年國家由此而造成的損失也是巨大的。所以研究耐磨涂層解決材料的摩擦磨損問題顯得十分必要。隨著科技的發(fā)展，社會對耐磨涂料功能化要求越來越高，比如研究高溫耐磨涂層。通常的耐高溫樹脂以損失其加工性能為代價，獲得更高的耐熱性能。本實驗室所特有的含二氮雜蔡酮聯(lián)苯結構聚芳醚類高性能樹脂，既耐高溫又可溶解，在耐高溫領域應用廣泛。近年來，有機一無機復合涂料備受關注，它綜合利用了有機物的特性和無機物的特性。特別是隨著納米技術的發(fā)展，納米材料憑借其不同于常規(guī)材料的特殊效應，賦予涂層多種優(yōu)異性能，在涂料填充行業(yè)得到廣泛應用。本論文采用具有耐高溫性能的聚芳醚睛酮

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