中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心知识库

纤维织物复合材料作为一种高强度的自润滑材料，集密度小、尺寸稳定性好、可设计性强等优点于一身，可用作自润滑衬垫、结构件材料以及摩阻材料等，被广泛的应用在航空、航天等高科技领域，且随着科技的发展以及实际应用需求的扩大化，纤维织物复合材料的应用范围也越来越广。本论文选择PTFE/Nomex混纺纤维织物复合材料、Nomex纤维织物复合材料作为研究对象，主要研究了固体润滑剂填充及纤维织物表面处理和填充剂填充的联合作用对织物复合材料摩擦磨损性能的影响；并考察了试验条件如：载荷、转动速度、环境温度以及环境介质对纤维织物复合材料摩擦磨损性能的影响。本论文取得的主要研究结果如下：

[1] 通过反复的工艺筛选实验，确定了树脂浸渍-手工刷涂-加压固化成型的制备工艺；根据纤维织物的不同性质，制备了摩擦学性能优良的PTFE/Nomex混纺纤维织物复合材料、Nomex纤维织物复合材料。

[2] 固体润滑剂填充对纤维织物复合材料的摩擦磨损性能产生重要影响。WS₂、石墨烯、氧化石墨烯填充后纤维织物复合材料的抗磨性能较填充前显著改善，其中氧化石墨烯由于其表面存在的含氧官能团能够与酚醛树脂形成化学键作用促成更加稳定的内部界面，因此，氧化石墨烯填充复合材料的性能要优于石墨烯填充的复合材料。此外，将聚苯乙烯分子链段接枝到石墨烯上，或者先将氧化石墨烯与氧化的碳纳米管复配再用作填充剂，能获得抗磨性能更加优良的纤维织物复合材料。

[3] 填充剂填充会降低纤维织物与树脂基体之间的粘结强度，而对纤维织物进行表面处理能够增强纤维织物复合材料的界面稳定性，两者协同作用于纤维织物复合材料则能够更好的改善纤维织物复合材料的摩擦学性能。将聚四氟蜡填充于等离子体处理的PTFE/Nomex混纺纤维织物复合材料，在室温条件下复合材料的抗磨性能得到显著提高。将MoSi₂填充在等离子体处理的PTFE/Nomex混纺纤维织物复合材料中，其在高温条件下的抗磨性能得到显著优化。

[4] 介质的引入、载荷、速度等试验条件对纤维织物复合材料的性能具有较大影响。水、油介质会侵入纤维织物复合材料的树脂基体及内部界面，并改变复合材料的磨损机理，从而严重影响纤维织物复合材料的摩擦磨损性能。高速、高载条件下，纤维织物复合材料则容易在摩擦过程中受到应力的破坏表现出较高的磨损率甚至抗磨失效。