论文部分内容阅读
取向对聚合物的摩擦磨损有着重要影响，是当今聚合物摩擦学研究的前沿课题，但迄今的研究却缺乏系统性。本论文以聚四氟乙烯（PTFE）为研究对象，从本体取向、摩擦表面诱导取向、转移膜取向等涉及取向的多个角度展开了深入研究，试图从微观凝聚态结构与宏观摩擦学性能的关系上寻找规律，深化对取向聚合物摩擦的认识，丰富聚合物摩擦学理论。通过改变PTFE的分子量、拉伸温度等条件考察了结构对PTFE本体取向的影响；用栓．盘式和往复式摩擦试验机考察了PTFE的取向度、取向方向以及负荷、温度、对偶表面粗糙度等对取向PTFE摩擦学性能的影响；利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、能量色散谱（EDS）、X-射线衍射（XRD）以及Raman光谱等手段对PTFE本体、摩擦表面、磨屑以及转移膜的形貌、结构和组成进行了分析和表征。最后，关联PTFE的结构与摩擦学性能的关系，探讨了取向对PTFE摩擦学性能影响的作用机制。论文得到以下主要研究结果：1)取向PTFE的摩擦和磨损呈现显著各向异性，表现为摩擦系数：μ平行＜μ未拉伸＜μ垂直＜μ正交；磨损：W平行＜W正交＜W垂直＜W未拉伸。PTFE的取向程度越高，越有利于降低摩擦和磨损。拉伸比为7的PTFE沿拉伸方向的摩擦系数和磨损分别降低15％和40％。2)PTFE本体取向始终影响摩擦过程，是导致其摩擦磨损性能各向异性的根本原因。PTFE表面形成诱导取向和在对偶表面形成取向转移膜是取向PTFE沿任一方向摩擦时达到稳定摩擦的必要条件。取向PTFE强度的增高是使其磨损显著降低的重要原因。3)温度对PTFE形成取向结构有重要影响，不同温度拉伸的PTFE的摩擦学行为不同。熔点附近拉伸PTFE形成的纤维状结构更有利于降低摩擦系数和磨损。4)PTFE转移膜的结晶度显著高于本体，其形成不受取向方向的影响，对于降低体系的摩擦系数具有重要作用。5)PTFE的摩擦取向遵循高分子的分子运动规律，表现为分子量越低、温度越高越有利于降低摩擦系数。