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聚甲醛(POM)是一种热塑性工程塑料,具有优异的力学性能和摩擦性能,但是,由于其结晶度高且球晶大,所以其冲击强度差,缺口敏感性大,限制了它的应用范围。以PTFE、玻璃纤维为填料的POM复合材料的废弃物,无论填埋还是焚烧处理都会带来了环境污染问题。本研究采用自然竹纤维(BF)和弹性体填充改性聚甲醛树脂,制备环保自润滑材料,具有重要的价值。 利用竹纤维、两种弹性体乙烯-丙烯酸甲酯聚合物(EMA)和马来酸酐接枝的丙烯酸树脂(AR-MAH)填充POM,通过挤塑-注塑成型制备出POM复合材料,并对其力学性能和摩擦磨损性能以及微观结构进行了研究。为了改善BF与聚合物基体间的界面相容性,采用碱预处理、硅烷偶联剂KH550和KH570以及苯乙烯接枝多种方法对BF进行表面改性。借助热失重(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜SEM对BF改性效果和复合材料的进行表征。 摩擦磨损实验结果表明: (1)竹纤维的加入有助于提高 POM的摩擦磨损性能,且竹纤维含量为4％时复合材料的摩擦系数和磨损率最低; (2)用NaOH浓度12.5%处理BF填充的POM复合材料,干滑动摩擦系数为0.15,磨损率下降44.6%; (3)而采用KH550、KH570和苯乙烯接枝改性等三种方法改性POM复合材料的磨损率分别降低了68.1%、54.9%、58.8%; (4)经苯乙烯接枝的复合材料的摩擦系数从纯POM的0.29降至0.18。 竹纤维和POM是不相容体系,两相的相容性差,偶联和接枝改性改善了竹纤维与聚合物的相容性,改性后的复合材料缺口冲击强度略高于纯 POM,拉伸性能基本不变。加入弹性体后,弹性体与竹纤维一起发挥协同作用提高了复合材料的力学性能,含KH550改性的竹纤维和AR-MAH的复合材料缺口冲击强度达到10.18 kJ/m2。在POM/BF共混体系中加入5%弹性体,含硅烷偶联剂改性的竹纤维和 EMA的复合材料的耐磨性下降,而 AR-MAH复合材料的耐磨性是提高的。经接枝改性竹纤维的POM/BF/AR-MAH复合材料具有最佳的摩擦磨损性能,其摩擦系数和磨损率分别降低了54%和48%。 TGA和DSC结果表明,竹纤维和弹性体能够延缓复合材料的热分解,但降低初始分解稳定性,同时也会影响到POM的结晶度,说明填料在基体中会阻碍聚合物分子链运动。