用于減摩耐磨自潤滑材料的改性聚甲醛材料-發(fā)明項目申報材料(編輯修改稿)
2025-02-02 17:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 材料體系中，納米材料均勻分布，不發(fā)生團聚。 取 190g 三聚甲醛，加熱至 90℃熔融，放入真空干燥箱中抽真空，并且過夜。 將真空干燥后的 135g 三聚甲醛加熱熔融，在三頸燒瓶中加入 （ 與三聚甲醛的相對含量為 1wt%）的納米 Al2O3和 6g（ 與三聚甲醛的相對含量為 %）的 1， 3二氧戊環(huán)，加熱攪拌，將溫度控制在 70℃。 溫度穩(wěn)定后，用針管加入 （ 與三聚甲醛的相對含量為 5 104mol％ ）的氟化硼乙醚絡(luò)合物，即時出現(xiàn)少量渾濁，繼續(xù)不斷攪拌。 40 分鐘后，反應(yīng)完全結(jié)束，產(chǎn)物呈白色塊狀和粉末狀。將反應(yīng)產(chǎn)物倒入甲醇溶液中，其中含有與甲醇相對含量為 %的三乙胺，以使催化劑失效。之后，用甲醇反復(fù)洗滌粉末狀的反應(yīng)產(chǎn)物，最后用真空干燥箱烘干。 采用的制備工藝流程： 偶聯(lián)劑 雙螺桿擠出機 二氧戊環(huán)共聚 三聚甲醛 納米材料 處理后的納米材料 聚甲醛母料 共聚 聚甲醛 表 3 填加不同含量的納米 Al2O3 的復(fù)合材料的力學(xué)性能 純POM POM+3%Al2O3 POM+6%Al2O3 POM+9%Al2O3 POM+12%Al2O3 拉伸強度 /MPa 拉伸彈性模量 /GPa 斷裂伸長率 /％ 壓縮強度 /MPa 彎曲強度 /Mpa 沖擊強度有缺口 / KJ/mm2 沖擊強度無缺口 / KJ/mm2 / 34 24 17 20 填充不同含量的納米 Al2O3 的復(fù)合材料的力學(xué)性能試驗結(jié)果見表 3，可見納米粒子的加入使復(fù)合材料的拉伸、壓縮和沖擊強度都有所降低。由圖 2 可知 ，可以看出填充量為 12％的納米 Al2O3 的復(fù)合材料的沖擊斷口表面有許多微米級的顆粒狀的粒子，這些顯然是團聚的納米 Al2O3 粒子。 聚甲醛母料 其他材料 單螺桿擠出機 改性聚甲醛 注塑 成品 圖 2 填充 12％納米 Al2O3 的復(fù)合材料的沖擊斷口 SEM 形貌 由表 4 可以看出，隨著納米 Al2O3 含量的增大，拉伸彈性模量隨之增大，斷裂伸長率減少，彎曲強度、壓縮強度變化不大。 表 4 不同含量納米 Al2O3 的復(fù)合材料的干摩擦性能 純POM POM+3%Al2O3 POM+6%Al2O3 POM+9%Al2O3 POM+12%Al2O3 摩擦系數(shù) 5 磨損量 在干摩擦試驗中，納米 Al2O3的加入使材料的摩擦系數(shù)和磨損量大大的增加，這表明磨掉的納米粒子在摩擦表面間團聚，失去了納米粒子獨特的減摩耐磨效應(yīng)，而加速了磨粒磨損，因此摩擦系數(shù)和磨損量均增加了。 00 3 6 9 12摩擦系數(shù) 納米氧化鋁含量 /% 圖 3 納米三氧化二鋁的含量對復(fù)合材料的油摩擦性能的影響 對于加入不同含量的納米 Al2O3 的復(fù)合材料的油摩擦試驗的摩擦系數(shù) 、磨損量 見圖 3?？梢钥闯黾{米 Al2O3 的加入使材料的摩擦系數(shù)和磨損量均明顯的下降，且隨著納米粒子含量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，當(dāng)納米 Al2O3的含量為 9%時，摩擦系數(shù)和磨損量同時達到最低。說明納米粒子的加入能顯著增強材料的油摩擦性能，并且有一最佳填充量 9%。 在 復(fù)合填料改性聚甲醛 體系當(dāng)中， 納米填料的加入使復(fù)合材料的拉伸、壓縮和沖擊強度都有所降低，材料韌性下降。復(fù)合材料的拉伸彈性模量和彎曲強度均較純 POM 的要高，說明材料剛性有所提高。 表 5 填料對 POM 力學(xué)性能的影響 純 POM POM+PTFE+MoS2+3% Al2O3 拉伸強度 /MPa 拉伸彈性模量 /GPa 斷裂伸長率 /％ 壓縮強度 /MPa 彎曲強度 /Mpa 沖擊強度有缺口 / KJ/mm2 沖擊強度無缺口 / KJ/mm2 / 24 表 6 納米粒子對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響 POM+PTFE+鉛粉 POM+PTFE+ 3% Al2O3 00 3 6 9 12磨損量/mm3
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