在日常生活與工業(yè)生產(chǎn)中,摩擦是廣泛存在的不可避免的現(xiàn)象。其合理的利用給我們帶來了許多便利,但另一方面,其帶來的損耗也會(huì)影響生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)成本、限制生產(chǎn)條件。隨著科技水平的發(fā)展和對(duì)工業(yè)生產(chǎn)要求的提高,機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造和使用過程中對(duì)摩擦現(xiàn)象的關(guān)注愈發(fā)強(qiáng)烈,如何降低摩擦帶來的不利影響、提高器件的精度和使用壽命成為了十分具有實(shí)際價(jià)值的問題。而減磨耐磨材料的出現(xiàn)和發(fā)展則為這個(gè)問題提供了一種可行性高的答案。聚醚醚酮（PEEK）作為一種高性能的工程塑料,是一種半結(jié)晶型的聚合物,分子鏈上含有苯環(huán)、醚鍵和羰基,結(jié)構(gòu)規(guī)整、耐熱性能良好、強(qiáng)度與剛度十分優(yōu)異、化學(xué)穩(wěn)定性極佳且自潤滑性能突出。種種優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于減磨耐磨領(lǐng)域作為高分子復(fù)合材料基體。對(duì)于聚醚醚酮的性能改善常常添加纖維、固體潤滑劑及硬質(zhì)材料,其成果也得到了廣泛的應(yīng)用。六方氮化硼（h-BN）又被稱作“白石墨”,與石墨具有相同的晶體結(jié)構(gòu),耐高溫、具有高導(dǎo)熱性,摻雜六方氮化硼可以提高樹脂基復(fù)合材料的物理性能和摩擦性能,它的高導(dǎo)熱性可以迅速發(fā)散由摩擦產(chǎn)生的熱量,減少熱磨損帶來的復(fù)合材料摩擦損耗。h-BN具有較為廣泛的粒徑范圍,不同粒徑的氮化硼在聚合物... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

聚醚醚酮的主鏈結(jié)構(gòu)式由于聚醚醚酮主鏈中具有醚鍵，增加了鏈段的柔順性，另外，長鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，

第一章緒論4呈亞穩(wěn)相；晶體結(jié)構(gòu)類似石墨的六方氮化硼則在常壓下穩(wěn)定。通過高溫高壓，可使h-BN轉(zhuǎn)變?yōu)閏-BN[7-8]。六方氮化硼（h-BN）是氮化硼中一種最常見的晶體形態(tài)，屬于六方晶系，其層狀結(jié)構(gòu)和晶格參數(shù)與石墨類似，如圖1.2所示。h-BN是典型的各向異性材料，層內(nèi)原子的雜化方式是sp2共價(jià)雜化，層間以弱范德華力結(jié)合，因此其層間易發(fā)生滑動(dòng)，層間距為0.335nm，硼原子和氮原子之間的間距為0.142nm。它還表現(xiàn)出顯著的離子特性，也因此使得π鍵中的電子不能離域。因此，區(qū)別于作為導(dǎo)體的石墨，h-BN不導(dǎo)電。六方氮化硼性能優(yōu)異，其中較為突出的性能有以下幾點(diǎn)：圖1.2六方氮化硼與石墨的晶體結(jié)構(gòu)圖（a）六方氮化硼（b）石墨耐高溫：六方氮化硼的升華溫度為3000℃，處在高溫條件下基本無軟化現(xiàn)象，在還原氣氛中和含氧氣氛中的使用溫度分別為2000℃和900℃，遠(yuǎn)高于石墨的氧化溫度。超過于900℃時(shí)，在含氧氣氛條件下，六方氮化硼發(fā)生氧化反應(yīng)，但隨后在1300~1500℃溫度范圍內(nèi)可以形成致密的B2O3保護(hù)膜，阻止了氧化反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。h-BN陶瓷的熱膨脹系數(shù)非常小，僅次于石英玻璃，在陶瓷材料中最小，為(2.0~6.5)×10-6/℃，且高度的各向異性使h-BN的c軸方向的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于a軸方向。h-BN在高溫下強(qiáng)度更好，在1800℃時(shí)的強(qiáng)度是其在室溫下強(qiáng)度的2倍。較高的導(dǎo)熱系數(shù)：六方氮化硼具有在面內(nèi)方向22~25W/(mK)、垂直于平面方向130~150W/(mK)的高導(dǎo)熱率，與純鐵近似，且隨著溫度的升高，其熱導(dǎo)率下降的趨勢(shì)不大。另外，由于h-BN的耐高溫特性，因此其熱震穩(wěn)定性好，在從1500℃空冷至室溫的情況下，數(shù)十次都不會(huì)破裂。

第一章緒論5良好的化學(xué)穩(wěn)定性：室溫下六方氮化硼不與弱酸和強(qiáng)堿反應(yīng)，抗酸、堿和耐腐蝕能力強(qiáng)。微溶于熱酸，在熔融的NaOH、KOH中才可分解，與多數(shù)的熔融金屬、玻璃和鹽均不發(fā)生反應(yīng)。h-BN不溶冷水，在沸水中緩慢水解，產(chǎn)生少量的硼酸和氮。摩擦系數(shù)低：六方氮化硼的自潤滑性能好，摩擦系數(shù)僅為0.16，且隨著溫度的增加未有明顯改變，因此具有比MoS2和石墨更出色的潤滑性能，可以作為耐磨填料與高分子材料復(fù)合。進(jìn)而應(yīng)對(duì)更加惡劣的工業(yè)生產(chǎn)條件。優(yōu)良的介電性能：室溫下，六方氮化硼的電阻率高達(dá)1016~1018Ωcm，并且在高溫條件下絕緣性能卓越，在2000°C，其電阻率仍可達(dá)到103Ωcm，是極好的高溫絕緣材料。h-BN的擊穿電壓為30-40kV/mm，是同樣條件下氧化鋁擊穿電壓的4倍。此外，其介電常數(shù)為3~5，介電損耗低，在10GHz下通常為(2~8)×10-4。由于六方氮化硼在氮化硼中更為常見易得，且在常溫呈穩(wěn)態(tài)，在高溫條件下性能各方面極佳，因此本文選擇了六方氮化硼這種晶體結(jié)構(gòu)的BN來改性PEEK，并主要研究了復(fù)合材料在摩擦磨損方面的性能。1.2.3聚四氟乙烯圖1.3聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)式聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)的結(jié)構(gòu)式如圖1.3，它在1938年被開發(fā)出來并于1950年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。PTFE的分子鏈呈螺旋狀，分為兩層，外層的氟原子將內(nèi)層的碳鏈緊密地包裹起來，可以使得C-C主鏈不被外界所破壞；氟原子具有較大的的電負(fù)性，并且相鄰的氟原子間會(huì)相互排斥，也由此導(dǎo)致了PTFE分子的內(nèi)聚力極低；碳-氟鍵很牢固，其鍵能為460.2kJ/mol……這些內(nèi)在因素的共同作用，使得PTFE材料具有優(yōu)異的綜合性能，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2956101