金属氧化物改性热塑性胶粘剂聚四氟乙烯的研究

论文摘要

本文在分析聚四氟乙烯综合性能的基础上,参照国内外相关技术,主要对聚四氟乙烯进行了金属氧化物填充的改性研究。分析了不同金属氧化物、不同的添加量对聚四氟乙烯热性能、肖氏硬度、摩擦性能以及抗压强度等性能的影响。同时研究了不同机械混合工艺、成型工艺等工艺因素对其力学性能和机械性能的影响规律,并利用X射线衍射仪XRD、扫描电子显微镜SEM、X光电子能谱分析EDS等手段对样品的晶相结构、微观形貌、成份等进行了必要的表征,并分析了不同改性结果的改性机理。纳米氧化锌可以改善聚四氟乙烯的热性能、硬度、摩擦性能以及抗压强度。纳米氧化锌加入量为5 wt%时,综合性能较好。当纳米氧化锌加入量低于5 wt%时,复合材料的熔融温度Tm随着加入量的增加而升高;以后Tm随纳米粒子加入量的增加反而有所下降,纳米氧化锌加入量为5 wt%时,复合材料的熔点最高为337.8℃,比纯聚四氟乙烯提高2.6℃;当纳米氧化锌加入量为5 wt%时,复合材料的磨损量最小为0.1941g,此时抗压强度最高可达45.39 MPa。纳米氧化锌加入量为3 wt%时,复合材料的硬度值最高为32.58 kg/mm2,以后硬度随氧化锌粒子加入量的增加反而下降。在一定条件内,氧化铅、氧化铜改性聚四氟乙烯树脂的硬度以及摩擦性能也有显著的提高,而热性能与抗压强度改变较小。正交试验证实,PbO含量4 wt%、CuO含量5 wt%、混合时间60 min和成型压力20 t时,制备出的改性聚四氟乙烯复合材料综合性能最好。此时试样的熔点为324.7℃,肖氏硬度30.81 kg/mm2,磨损量0.1187 g,抗压强度28.15 MPa。填料与基体之间存在一定的相容性,其好坏是由填充物的粒度、填充量以及填充物性质决定的。当粒度偏大或分布不均匀,填料与PTFE间的结合性将变差,所以纳米粒子的填充对提高PTFE的热性能效果显著;当填料实际加入量过小过大或填充物质不具备自润滑性,复合材料仍保持纯聚四氟乙烯的粘着磨损或转为疲劳磨损,这都会影响改性效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 受电弓滑板的简介及国内外发展
• 1.1.1 受电弓滑板简介
• 1.1.2 国内外滑板发展概况
• 1.2 胶粘剂简介
• 1.3 热塑性胶粘剂聚四氟乙烯
• 1.3.1 聚四氟乙烯的概述
• 1.3.2 PTFE 的改性研究
• 1.3.3 国内外PTFE 填充改性的进展
• 1.4 论文的研究内容及预期成果
• 1.4.1 试验内容
• 1.4.2 研究方法
• 1.4.3 预期结果
• 本章小结
• 第二章 试验材料和方法
• 2.1 试验原材料
• 2.1.1 购置的试验原料
• 2.1.2 纳米氧化锌的制备
• 2.2 试验仪器
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 配料及混料
• 2.3.2 成型工艺和烧结工艺
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 热性能分析
• 2.4.2 肖氏硬度测试
• 2.4.3 耐磨性测试
• 2.4.4 抗压强度测试
• 2.4.5 显微分析
• 本章小结
• 第三章 纳米氧化锌改性聚四氟乙烯的研究
• 引言
• 3.1 试验原材料的表征
• 3.1.1 纳米ZnO 表征分析
• 3.1.2 聚四氟乙烯的表征
• 3.2 改性纳米氧化锌的分散性研究
• 3.3 纳米氧化锌改性聚四氟乙烯的制备
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 热性能分析
• 3.4.2 硬度结果分析
• 3.4.3 耐磨性分析
• 3.4.4 抗压强度分析
• 3.4.5 纳米ZnO 改性PTFE 复合材料SEM 结果讨论
• 3.5 讨论
• 本章小结
• 第四章 氧化铜氧化铅改性聚四氟乙烯的研究
• 4.1 试验原材料的表征
• 4.1.1 氧化铜的表征
• 4.1.2 氧化铅的表征
• 4.2 氧化铜氧化铅改性聚四氟乙烯的制备
• 4.3 实验结果及分析
• 4.3.1 热性能分析
• 4.3.2 硬度结果分析
• 4.3.3 耐磨性分析
• 4.3.4 抗压强度分析
• 4.3.5 氧化铜氧化铅改性PTFE 复合材料的SEM 分析
• 4.4 讨论
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢