KMS Lanzhou Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences
| 几种聚合物及其复合材料在水环境中的摩擦学行为研究 | |
| Alternative Title | 无 |
| 曹凤香 | |
| Thesis Advisor | 阎逢元 |
| 2018-05-25 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工学博士 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 聚合物复合材料 水环境 摩擦磨损 填料 Polymer composites Water lubrication Friction and wear Filler |
| Abstract | 水介质除了具有冷却作用外，对于特定的摩擦副材料还可能具有润滑作用，发展水介质润滑材料是材料摩擦学研究的重要工作。聚合物及其复合材料由于其高比强及结构功能的可设计性而逐渐成为一类理想的水环境下的润滑材料，采用纤维增强及界面改性材料复合技术进一步提高聚合物材料的力学强度、降低其吸水率，则是提升水介质润滑材料低摩擦高耐磨性能的有效途径。本论文以三种高强度聚合物材料为基体，采用纤维和功能填料多元增强并借助界面改性手段进一步性能优化的方法，制备了一系列聚合物基水润滑材料。研究了材料在水润滑工况下的摩擦磨损性能。分析了填料种类和改性方法等对材料摩擦学性能的影响机制。主要内容包括： 1.研究了纤维含量、种类和界面改性等对杂萘联苯聚醚砜(PPESK)基复合材料的摩擦学性能的影响。研究结果表明：由于碳纤维好的润滑性能和承载能力，碳纤维的引入能够提高聚合物复合材料的耐磨性能。为了进一步提高复合材料的摩擦学性能，我们对碳纤维的表面进行了稀土溶液的氧化处理。对于玻璃纤维织物增强的PPESK基复合材料的界面的改性处理使得复合材料的层间剪切强度和摩擦学性能都得到了一定程度的提高。 2.玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料的摩擦学性能不仅与纤维织物与聚合物基体的界面有关，也与添加的填料与聚合物基体的界面有关。所以，本节主要研究了纤维织物和添加填料的界面改性对聚合物复合材料摩擦学性能的影响。对纤维织物表面改性的增强机制在于：纤维织物的改性不仅增加了其表面粗糙度也提升了纤维织物的润湿性和化学活性。对填料的改性可以提高其与聚合物基体的结合，也可以提高纳米填料在基体中的分散性。 3.为了进一步提升聚醚醚酮(PEEK)材料的水润滑性能，在单相碳纤维作为增强相的基础上，引入润滑功能相，研究了润滑功能相与碳纤维对复合材料耐磨性能的协同作用。研究发现，润滑功能相的引入有助于增强纤维/基体相界面的结合力，并增加复合材料的致密性，从而有效提升复合材料在水环境下的耐磨性能。 4.通过对三种复合材料摩擦学行为的研究发现，碳纤维增强的杂萘联苯聚醚砜酮这种复合材料的磨损率很小，然而聚合物复合材料高的吸水率使得其不易在水环境中使用。玻璃纤维增强的酚醛树脂复合材料虽然耐磨性不好，当加入填料和进一步的改性之后，材料的耐磨性都得到了很大的提高。对于聚醚醚酮基复合材料，通过增强相和润滑相的改性，复合材料的水润滑性能都得到了很大程度的提高。 |
| Other Abstract | 无 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/25284 |
| Collection | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 曹凤香. 几种聚合物及其复合材料在水环境中的摩擦学行为研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018. |
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| 201851曹凤香.pdf（8126KB） | 学位论文 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | ||
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