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聚合物基减磨耐磨复合材料具有相对密度小、耐腐蚀、自润滑、减摩耐磨、吸震减震、易加工、比强度高等诸多优良特性,解决了金属和无机非金属材料难以解决的很多技术问题,开发高耐磨树脂基复合材料己成为耐磨材料学领域的一个重要课题。关于纳米粒子填充乙烯基酯树脂复合材料摩擦学研究未见报道。 本文选用纳米SiC对耐高温耐腐蚀性能良好的酚醛环氧型乙烯基酯树脂进行填充改性。为解决纳米颗粒容易团聚的问题,首先采用硅烷偶联剂KH-550对SiC粉体表面进行改性,然后采用丙烯酰胺对SiC粉体表面进行接枝。并比较偶联剂处理及表面接枝改性对纳米SiC相容性及分散性的影响。通过沉淀试验、红外分析及热失重分析,表明接枝改性能有效的改变纳米SiC表面的理化性能。 将处理后的纳米SiC采用超声分散和机械搅拌的方法填充酚醛环氧型乙烯基酯树脂,以提高酚醛环氧乙烯基酯树脂磨损性能。采用MMW-1A万能摩擦磨损试验机销-盘摩擦方式研究了纳米SiC粒子填充酚醛环氧乙烯基酯树脂复合材料磨损特性,并重点研究了纳米SiC粒子表面改性、含量及摩擦条件对复合材料摩擦磨损性能的影响。对复合材料试样磨损表面的形貌分析,和对复合材料的热性能及表面硬度的测定,论述了复合材料的摩擦磨损机理。 结果表明:4%纳米SiC-g-PAAM填充的乙烯基复合材料的冲击韧性和压缩强度效果达到最佳,比纯树脂分别提高了46.1%和40%;5%SiC-g-PAAM/乙烯基酯复合材料的弯曲强度达到最佳,比纯树脂提高了11%。复合材料的耐热性及耐酸性也有一定程度的改善,接枝改性后的纳米粒子改性效果尤为明显。复合材料冲击断裂形貌表明纳米粒子的加入诱使断裂面产生韧窝、韧沟和撕裂背形状,从而吸收大量的能量,提高了复合材料的韧性。 适量的纳米SiC能有效提高酚醛环氧乙烯基酯复合材料的耐磨性,而经过接枝改性处理后的纳米SiC粒子填充复合材料的上述性能改善更为明显。干摩擦条件下磨损量比酚醛环氧型乙烯基酯树脂降低了96.3%;水沙介质下磨损量则降低了84.6%。复合材料的磨损量及摩擦系数随载荷及摩擦速率的增加而增加。同时通过对磨痕表面的SEM形貌分析研究其磨损机理,发现在干摩擦条件下纳米粒子的加入使得树脂由粘着磨损为主变成了疲劳磨损为主,而在水沙介质下复合材料的磨损方式主要以磨粒磨损为主。这说明在纳米SiC粒子表面引入聚丙烯酰胺接枝链后,由于界面存在化学键与范德华键,这会显著提高了复合材料的抵抗裂纹引发能力等性能,同时也利于提高复合材料摩擦学性能。