１实验部分
１．１材料
聚四氟乙烯（ＪＦ－４ＴＭ），浙江巨圣氟化学有限公司；聚苯酯（ＣＧＺ３５１－４），四川自贡晨光化工研究院。
１．２仪器与设备
压力机（ＹＦ３２－１００型），湖州机床厂；高温烧结炉（ＧＳ－１５１），成都天宇试验设备有限责任公司；摩擦磨损试验机（ａｍｓｌｅｒ１３５／３０５型），瑞士ＡＬＦＲＥＤＪ．ＡＭＳＬＥＲ＆ＣＯ公司；球压痕硬度计（ＰＨＢｉ－６２５Ａ型），福建泉州试验机厂；万能电子拉力实验机（Ｉｎｓｔｒｏｎ１１９５型），英国Ｉｎｓｔｒｏｎ公司；扫描电子显微镜（Ｑｕａｎｔａ４００型），美国Ｐｈｉｌｉｐｓ公司。
１．３试样制备
用机械共混和冷压成形烧结的方法，制备不同配比的ＰＴＦＥ复合材料。
１．４性能测试
拉伸性能按照ＧＢ／Ｔ１０４０．２－２００６进行测试。试样为哑铃型试样，平直部分尺寸为５０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍ，拉伸速度５０ｍｍ／ｍｉｎ。压缩性能按照ＧＢ／Ｔ１０４１－２００８进行测试。试样为Φ１２ｍｍ×１６．７ｍｍ的圆柱形试样，压头速度为１ｍｍ／ｍｉｎ。球压痕硬度按照ＧＢ／Ｔ３３９８．１－２００８进行测试。试样为Φ５０ｍｍ×４ｍｍ，初始载荷为９．８Ｎ，试验载荷为１３２Ｎ，压头直径为５ｍｍ。摩擦磨损性能按照ＧＢ／Ｔ３９６０－８３进行测试。磨损试样为６ｍｍ×７ｍｍ×３０ｍｍ。试验条件为：负荷２４５Ｎ，线速度０．４１ｍ／ｓ，实验时间２ｈ，摩擦行程３０２４ｍ；对偶为铝合金及表面阳极氧化铝合金，表面硬度分别为１１０Ｈｖ０．２、１９０Ｈｖ０．２，表面粗糙Ｒａ０．８ｕｍ。
２结果与讨论
２．１聚苯酯改性ＰＴＦＥ复合材料的力学性能
随着聚苯酯含量的增加，复合材料的拉伸强度、断裂伸长率呈下降趋势。由于聚苯酯在体系中和ＰＴＦＥ是物理混合，基体ＰＴＦＥ和填料聚苯酯之间的界面存在一些缺陷，因此在受到外力拉伸时，容易在缺陷处断裂，其拉伸强度和断裂伸长率下降。由图３可以看出，复合材料的压缩强度随着聚苯酯含量的增加而增加，这是由于聚苯酯本身具有较好的刚性，有较高的承受载荷的能力，当其填充在ＰＴＦＥ基体中受到压缩时，聚苯酯承受了主要的载荷，减少了ＰＴＦＥ的蠕变，提高了复合材料的压缩强度。由图４可以看出，聚苯酯的加入增加了复合材料的球压痕硬度，这说明在相同的载荷下，复合材料比纯ＰＴＦＥ有更小的变形、更好的抗变形能力和更高的承载能力。
２．２聚苯酯改性ＰＴＦＥ复合材料对铝合金的摩擦磨损性能
随着聚苯酯含量的增加，复合材料对铝合金的磨痕宽度有明显的下降，复合材料的摩擦系数在聚苯酯含量在１５％以后趋于稳定，磨痕宽度在聚苯酯含量２０％以后趋于稳定，这说明在聚四氟乙烯中添加聚苯酯后复合材料的摩擦磨损性能有所改善。这是因为，聚苯酯是硬质刚性材料，它的加入提高了ＰＴＦＥ复合材料的抗蠕变性能和耐压性能，纯树脂在摩擦时，受到２４５Ｎ的压力后，蠕变比较严重，表面的接触面积增大，因此其摩擦系数偏大，添加了聚苯酯后，复合材料的变形减小，实际摩擦面积减小，摩擦系数也就会减小，当减小到一定程度后趋于稳定；同时硬质的聚苯酯的加入提高了基体的承载能力，阻止了试样表面ＰＴＦＥ带状结构的大片破坏，形成了稳定的转移膜，提高了复合材料的抗粘着能力，磨痕宽度降低。为２０％聚苯酯填充聚四氟乙烯复合材料对铝合金的干摩擦前后试样表面ＳＥＭ照片，可以看出，在经过摩擦磨损试验后，磨损面明显比未磨损面平整，在未摩擦前，聚苯酯填充聚四氟乙烯表面有微孔、微裂纹等微观缺陷，磨合后，凸起的部分被磨平，凹进去的部分被剥落的聚四氟乙烯填平，磨合后，聚苯酯在复合材料体系的承载上起了较大作用，同时也避免了基体聚四氟乙烯的大面积剥落，提高了复合材料的耐磨性。
２．３聚苯酯改性ＰＴＦＥ复合材料对阳极氧化铝合金的摩擦磨损性能
给出了在干摩擦和油润滑条件下，复合材料对阳极氧化铝合金的摩擦系数和磨痕宽度随着聚苯酯含量的变化趋势，由图可知，基体ＰＴＦＥ添加聚苯酯后，复合材料在干摩擦和油润滑条件下的摩擦系数及磨痕宽度均有明显的下降，当聚苯酯含量达到１５％后均低于复合材料与铝合金的摩擦；结合图１１和图１２可知，铝轮经过阳极氧化处理后，其表面致密性较纯铝有大幅度提高，同时硬质氧化膜的硬度较大，根据摩擦学相关理论［６］，同种对摩材料，硬度大者磨损小，硬度小者磨损大，阳极氧化处理后的铝轮的表面硬度提高了，其与复合材料的磨损就有了一定程度的下降。
３结论
（１）聚苯酯改性ＰＴＦＥ复合材料的拉伸强度及断裂伸长率随着聚苯酯含量的增加而降低，压缩强度和球压痕硬度随着聚苯酯含量的增加而变大。（２）随着聚苯酯含量的增加，复合材料对铝合金和阳极氧化铝合金的磨痕宽度（干、油）均降低，聚苯酯的加入阻止了聚四氟乙烯的大面积剥落是磨损降低的主要原因。（３）聚苯酯改性ＰＴＦＥ复合材料对阳极氧化铝合金的磨损比其对铝合金摩擦时要小，主要是由于铝合金进行阳极氧化后，其表面硬度及致密性均高于铝合金。
作者：李小慧 单位：上海材料研究所
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