DOI:10.3969/j.issn.0254－0150.2013.10.014聚醚醚酮填充聚四氟乙烯摩擦学性能杨东亚董悦(兰州理工大学机电工程学院摘要:采用共混—冷压—烧结的工艺制备聚醚醚酮(PEEK)龚俊甘肃兰州730050)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料，考察PEEK含量对PTFE/PEEK复合材料的力学性能和摩擦学性能的影响，用扫描电子显微镜(SEM)观察其磨损表面和对偶表面形貌，并探讨磨损机制。结果表明:复合材料的拉伸强度随着PEEK含量的增加而降低，在一定范围内，冲击强度随着PEEK含量的增加而增大;随着PEEK含量的增多，摩擦因数呈现先减小后增大的趋势，体积磨损率则逐渐减小。当PEEK质量分数为20%时，复合材料耐磨性较纯PTFE提高了近700倍，其原因在于PEEK的加入改变了磨屑形成机制，并能形成均匀连续的转移膜，进而降低了磨损。关键词:聚四氟乙烯;聚醚醚酮;磨损机制:TH117.1文献标识码:A:0254－0150(2013)10－060－4TheTribologicalBehaviorsofPEEKFilledPTFECompositesYangDongyaDongYueGongJun(Mechanical＆ElectricalEngineeringCollege，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract:ThetribologicalbehaviorandmechanicalpropertiesofPEEKfilledPTFEcompositespreparedbymolding-sinteringmethodwerestudied．ThemorphologyofwornsurfaceandcounterpartswasinvestigatedbyScanningElectronMi-croscope(SEM)，andtheabrasionmechanicalwasdiscussed．TheresultsshowthatwiththeincreaseofPEEKcontent，thetensilestrengthofthecompositesisdecreased，theimpactstrengthisenhancedinacertainrangeofPEEKcontent，theco-efficientoffrictionisfirstdecreasedandthenincreased，andthevolumewearrateisdecreasedmonotonically．WhenthemassfractionofPEEKreaches20%，thewearresistanceofthecompositesisimprovedabout700thanthevirginPT-FE．TheadditionofPEEKtransformstheformationmechanismoftheweardebrisandformsauniformandcontinuoustransferfilm，whichreducesthewearrateofcomposites．Keywords:PTFE;PEEK;abrasionmechanism聚四氟乙烯(PTFE)作为一种良好的自润滑材料，具有摩擦因数低、耐腐蚀性强、耐高低温性能好等特点，在机械工程领域得到了广泛应用。但其作为密封材料存在耐磨性差、承载能力低、易蠕变、导热性能差等缺点，不能满足特殊工况要求［1－2］。为了克服这些缺点，最简单有效的方法是对PTFE进行填充改性，从而通过提高其硬度、强度和韧性来提高PT-FE的耐磨性。目前常用的填料有碳纤维、玻璃纤维、二硫化钼、石墨、纳米粒子、金属氧化物等［3－10］。但这些无机组分填料与PTFE的相容性差，容易出现明显的界面分离，且存在摩擦因数大等缺陷，因此，采用聚合物填充成为提高PTFE综合性能的理想方法。聚醚醚酮(PEEK)［11］因其机械强度高、与PTFE相容性好等优点，而被作为填料得到广泛应用。本文作者采用机械共混—冷压成型—烧结的工艺制备了PEEK/PTFE复合材料，并考察了在干摩擦条件下，不同质量分数的PEEK对复合材料力学性能和摩擦学性能的影响。1试验部分1.1原材料聚四氟乙烯(PTFE)粉料，日本大金株式会社提供，牌号为POLYFLONPTFEM-18F，表观密度约为0.47g/mL，平均粒径38μm;PEEK，吉林大学生产，密度为1.32g/cm3，平均粒径小于75μm。1.2复合材料的制备分别以质量分数为0、5%、10%、15%、20%的PEEK同PTFE在高速共混机中高速搅拌3min，使PTFE和PEEK混合均匀。在45MPa压力下模压，保压一定时间，保压时间由样品厚度决定。样品脱模后在烧结炉中烧结，烧结温度控制程序如图1所示，最收稿日期:2013－03－24作者简介:杨东亚(1977—)，男，博士，副教授，从事机械动密封技术研究．E-mail:eastasiayang@163.com．檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿612013年第10期杨东亚等:聚醚醚酮填充聚四氟乙烯摩擦学性能终将烧结后的样品打磨成不同尺寸的试样备用。试验前后将试样用丙酮超声清洗，烘干，称重。磨损体积因受温度和蠕变的影响，采用磨损失重的方法进行计算，体积磨损率K(mm3/(N·m))由下式计算得出:K=ΔV=m始－m末NLρNL式中:m始为试验前试样质量;m末为试验后...