自润滑复合材料摩擦学特性及制备工艺研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nan13519927
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
航天器的运行精度和服役寿命与材料的结构和特性息息相关,航天轴承一般在高速、高压、高温的环境下服役工作,长时间运行的轴承产生的摩擦磨损已成为轴承失效的主要问题,因此,轴承保持架的选材也十分苛刻。近年来,得益于智能材料的快速发展,自润滑材料的研究引起了众多学者的关注,微胶囊技术和自润滑材料的结合成为复合材料研究热点的问题。本文采用原位聚合法将液体润滑剂等材料封装在脲醛树脂中制备得到多种微胶囊,将其填充在环氧树脂与超高分子量聚乙烯中合成了两类新型自润滑复合材料。经摩擦磨损实验结果可知,本文制备的微胶囊型复合材料具有优异的自润滑、自修复特性。通过摩擦过程中液体润滑剂和修复剂的释放,实现润滑减摩的同时,又可避免润滑剂外泄造成的环境污染等问题。主要的工作内容如下:(1)以脲醛树脂微胶囊为研究对象,通过对实验参数:搅拌速率、反应方式及表面分子活性剂种类的调控,考察不同处理方法对微胶囊颗粒直径、分散状态、含油率的影响。结果表明,在润滑剂与修复剂比值为1:1的情况下,采用一步合成法,使用聚乙烯醇乳化并超声处理合成的双功能微胶囊呈单分散性球形颗粒。使用扫描电镜观察到微胶囊大小均匀、结构完好、没有团聚和破损的现象。透射电镜下的球形颗粒有明显的核-壳分界边缘,微胶囊直径分布均匀,通过热失重的实验结果分析得到微胶囊中液体润滑剂和修复剂的装载率可达80%,且红外光谱的结果显示,在微胶囊结构中,同时含有脲醛树脂、润滑油和修复剂三种成分。(2)采用溶胶混合浇筑的方法制备了环氧基复合材料,并采用万能电子试验机、摩擦磨损试验机、三维白光干涉等实验设备测试环氧树脂及复合材料的综合性能。根据结果可知,微胶囊和纳米润滑粒子的加入能有效改善材料的摩擦学特性,且力学性能受影响较小,压缩强度与改性前基本相当,拉伸强度略有下降。在球对块摩擦测试中,微胶囊型复合材料的摩擦系数降低为原材料的7%,复合材料的磨痕更窄、更浅,且具有良好的损伤自修复能力,修复后的材料具有更好的塑性。(3)通过热压烧结的方式制备了液体微胶囊、固体粉末填充的超高分子量聚乙烯复合材料。其中,500万分子量的聚乙烯力学性能表现最优,拉伸和压缩强度数值上较为突出,但微胶囊和其他改性材料的添加会对材料自身的力学性能造成破坏。室温下,采用钢球对聚乙烯块摩擦,添加聚四氟乙烯和石墨烯的复合材料摩擦学性能表现优异,摩擦系数降低为原材料的75%左右。-20℃的环境下,采用聚乙烯球对冰块摩擦,石蜡油微胶囊可有效改善聚乙烯的低温摩擦学性能,且300万分子量聚乙烯填充质量分数为5%的石蜡油微胶囊的复合材料具有极低的摩擦系数。
其他文献
随着核电产业的发展,国际上各种核电软件计算性能更加完善。由于我国核电起步晚,目前国内应用的各种核电计算软件依赖于国外研发,这不利于我国核电的发展。为了减小核电厂事故发生的概率,我们需要研发出能够模拟反应堆内的流体流动特性和传热特性的软件。因此,国家电投集团自主研发国内首个具有自主知识产权的核电厂安全应用分析软件COSINE有着重要的价值。COSINE软件水平分层夹带模型是小破口失水事故所常用的模型
学位
学位
天然橡胶/聚丙烯热塑性弹性体(NR/PP TPV)具有优秀的低温性能、加工性能以及低成本等优点,但由于NR与PP在极性、结晶性能等方面相差较大,两相难以均匀分布,从而影响了NR/PP TPV的最终性能。微纳层叠技术能够通过层叠展平实现层数的增加的方式提高分散混合效果。本文探究基于微纳层叠技术的NR/PP TPV制备及耐油性能的研究,为NR/PP TPV的制备与性能改善提供了新的思路。本文首先通过P
学位
发展低成本、高容量、长寿命的化学电源是推动电动汽车、电子产品可持续发展的关键。由于钠金属理论容量高、电位低以及储量丰富,钠金属电池的开发成为当前的研究热点。然而,钠金属负极存在界面层(SEI)不稳定、枝晶生长严重和体积变化大等问题,致使钠金属电池不仅库仑效率低、循环寿命短而且存在严重安全隐患,尚不能商业应用。构建三维(3D)多孔碳主体可以降低局部电流密度、提供充沛存储空间,从而成为调控Na成核和生
学位
空气加压氧舱等特种医疗设备随着医学的进步逐渐进入公众的视野,氧舱属于压力容器,设计时不仅需要满足JB4732《钢制压力容器分析设计标准》的要求,而且需要满足医用空气加压氧舱的相关规定。由于氧舱发生事故的危险性极大,一旦发生事故即为严重事故,故以氧舱作为研究对象进行分析具有重要的工程意义。本文针对两种结构的空气加压氧舱进行了基于应力分类法的强度校核、疲劳校核分析和稳定性分析;并做了基于极限载荷法的强
学位
非稠环类小分子受体因其合成简单和成本低的特点在有机太阳能电池领域有着广阔的发展前景。本文分别设计合成了基于不同给、吸电子单元的非稠环ADA’DA型小分子受体材料,对材料的光学性质、电化学性质以及光伏性能进行了研究。(1)环戊联噻吩(CPDT)单元具有强的给电子能力,是构筑受体材料的理想单元。为了增强分子内的电荷转移,通过引入平面性良好的强吸电子单元苯并噻二唑(DTBT)和稠环内酯5H-二硫代[3,
学位
呼吸机是辅助患者呼吸的重要设备,在急救和生命支持中广泛应用。在呼吸机运行过程中,易出现设备运行异常、假阳性报警过多等情况,主要原因是呼吸机内部关键部件性能退化、输出参数偏移、人为操作、阈值设置不当等。呼吸机运行过程中的可靠性影响患者的救治及监护效果,假阳性报警数量过多会导致医护人员对警报敏感性降低,错失患者救治良机。为避免呼吸机运行过程中故障以及假阳性报警对医护人员及患者的影响,保证呼吸机的正常稳
学位
随着人民生活水平的日益提高,人们对抗菌口罩、医用防护服等可穿戴抗菌织物的需求更是急剧上升。作为抗菌织物的重要生产方式之一,静电纺丝纳米纤维因其小孔径、低克重、良好的透气透湿性等,在穿戴抗菌织物领域显示出独特优势。针对低熔点纳米纤维改性需求,本课题建立了低温脉冲等离子体改性方式,实现耐酸碱低熔点聚丙烯(PP)纳米纤维表面Mg O纳米颗粒的沉积,制备的复合纳米纤维呈现出良好的抗菌性能。具体研究内容如下
学位
随着全球能源需求的增加,能源的高效利用变得尤为重要。工业用换热装置中,管壳式换热器占比最多,如何在节能降耗的基础上提高其换热效率则成为研究人员所关注的焦点,越来越多的强化传热技术不断出现并被应用。锥纹管是由北京化工大学在传统波纹管的基础上加以改良获得的新一代管型,拥有良好的传热能力。本论文首先采用数值模拟方法研究了锥纹管管内的流体流动特性与传热性能,并与其他管道进行了比较。其次采用了实验与数值模拟
学位
随着油田资源不断被开发,我国的石油资源开采已经进入到中后期,可以高效开采三低油田、剩余油田是我国石油行业发展的重中之重。三低油田是指低渗透、低产、低压的油田,剩余油田是指尚未完全开采的油田。基于射流的分支井技术是高效开采三低油田、剩余油田的方法之一。这种技术不仅具有经济、高效的特点,还可以从原井眼壁面开出新井眼,增加三低油田、剩余油田注气压力、注水量,提高油田产量。分支井技术的核心就是先将窗口部位
学位