| 几种纤维织物复合材料的制备、改性及其摩擦学性能研究 | |
| 苏峰华 | |
| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 张招柱 |
| 2007-05-14 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Degree Discipline | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 纤维织物 复合材料 表面处理 填充改性 摩擦磨损性能 磨损机理 Fiber-fabric Composite Surface Modification Filling Modification Friction And Wear Behavior Wear Mechanism |
| Abstract | 纤维织物复合材料是一类新型的功能复合材料，其在高技术领域具有广泛的应用前景。本论文选择碳纤维织物、Nomex 纤维织物、玻璃纤维织物以及玻璃纤维/聚四氟乙烯（PTFE）纤维织物材料作为研究对象，主要研究了这几种纤维织物复合材料的制备方法及其摩擦磨损性能，纤维织物的表面改性对纤维织物复合材料的结构、摩擦学性能和力学性能的影响，固体润滑剂、含氟聚合物和纳米微粒改性对纤维织物复合材料的结构、摩擦学和力学性能的影响；并系统地考察了多种环境因素（如载荷、速度及温度等）对纤维织物复合材料的摩擦学性能和摩擦磨损机理的影响。本论文取得的主要研究结果如下： 1. 通过反复的工艺筛选试验，确定了适用于几种纤维织物复合材料制备的浸渍－刷涂、加压固化等成型工艺；成功地制备了玻璃纤维织物复合材料、碳纤维织物复合材料、Nomex 纤维织物复合材料及玻璃纤维/PTFE 纤维织物复合材料。 2. 采用不同表面处理方法对几种纤维织物进行表面处理，可导致相应的纤维织物复合材料的结构、摩擦磨损性能、磨损机理及力学性能等产生明显改变；由经不同表面改性处理后的纤维织物所制备相应的纤维织物复合材料在其结构、力学性能和摩擦磨损性能等方面存在差异，这主要取决于纤维织物本身的性质差异以及不同表面处理方法对纤维织物结构和性能影响的差异。对碳纤维织物进行硝酸氧化、等离子体处理和阳极氧化能够提高碳纤维与粘结树脂之间的结合力，改善相应的纤维织物复合材料的力学性能和摩擦学性能；对Nomex 纤维织物进行表面刻蚀、接枝活性化学基团及等离子体处理能够有效地改善Nomex 纤维织物复合材料的结构和摩擦学性能；对玻璃纤维织物进行硅烷化处理和空气等离子体处理可以显著改善玻璃纤维与粘结树脂的结合界面，提高玻璃纤维织物复合材料的摩擦学性能；对玻璃纤维/聚四氟乙烯纤维织物进行等离子体处理或采用不同硅烷偶联剂进行改性处理，可有效地改善玻璃纤维/聚四氟乙烯纤维织物复合材料的结构整体性和摩擦学性能。 3. 固体润滑剂、含氟聚合物和纳米颗粒改性对几种纤维织物复合材料的结构、摩擦磨损性能、磨损机理和力学性能有非常重要的影响，而且其对不同纤维织物复合材料性能的影响趋势不同。部分固体润滑剂和纳米微粒能够有效地改善某种纤维织物复合材料的结构、摩擦学性能和力学性能；而另一部分固体润滑剂和纳米微粒却不利于某种纤维织物复合材料的结构、摩擦学性能和力学性能的改善。这种差别主要取决于四个方面：其一为固体润滑剂和纳米颗粒本身的特性，比如其是否具有优良的力学性能和减摩、耐磨性能；其二为固体润滑剂和纳米微粒对改性的纤维织物复合材料结构的影响；其三为固体润滑剂和纳米颗粒在摩擦过程中是否发生化学反应或起某种特殊抗磨作用；其四为固体润滑剂和纳米颗粒填充的复合材料在摩擦偶件表面形成转移膜的特性。 4. 不同的纤维织物复合材料具有不同的结构、摩擦磨损性能和磨损机制，这主要取决于几种纤维织物的物理化学性能以及几种纤维织物同粘结树脂之间的结合力。在摩擦过程中，无机纤维织物复合材料如碳纤维和玻璃纤维织物复合材料中的无机纤维主要发生脆性断裂，而有机纤维织物复合材料如Nomex 纤维织物复合材料和PTFE纤维织物复合材料中的有机纤维则主要发生变形和韧性断裂。 5. 载荷、速度及环境温度等对几种纤维织物复合材料的摩擦磨损性能和磨损机理具有显著影响。一般而言，在苛刻的摩擦磨损条件下，比如在高温和高载荷条件下，几种纤维织物复合材料均会因纤维织物与粘结树脂结合界面的解离而发生严重的疲劳磨损和磨粒磨损；而在缓和的摩擦磨损条件下，纤维织物复合材料一般仅发生轻微的疲劳磨损和粘着磨损。与此同时，纤维织物表面改性处理和填料填充改性亦对不同条件下纤维织物复合材料的摩擦磨损性能和和磨损机理有重要影响。 |
| Subject Area | 特种功能复合材料 |
| Funding Project | 复合润滑材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/3049 |
| Collection | 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 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 苏峰华. 几种纤维织物复合材料的制备、改性及其摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2007. |
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