中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心知识库

高性能有机纤维织物复合材料是材料科学领域中发展十分迅速的一类结构功能复合材料，由于其优异的综合性能，在尖端领域乃至一般工业领域都得到越来越广泛的应用。本论文选择KEVLAR长纤织物、KEVLAR短纤织物、PBO纤维织物以及UHMWPE纤维织物作为研究对象，主要研究了这几种高性能有机纤维织物复合材料的制备工艺和摩擦磨损性能，以及纤维织物表面处理、固体润滑剂和纳米粒子填充对纤维织物复合材料摩擦磨损性能的影响；并考察了载荷、转动速度、环境温度以及环境介质对纤维织物复合材料摩擦磨损性能的影响。本论文取得的主要研究结果如下： 1. 通过反复的工艺优化试验，选择了树脂浸渍——手工刷涂——固化成型制备工艺，该工艺可以改善纤维织物复合材料的摩擦磨损性能。具有不同分解温度的纤维织物，需要选择不同的固化温度和固化时间。对于UHMWPE纤维织物，由于其致密性差且厚度大，在制备过程中引入了热压工艺，改善了UHMWPE纤维织物复合材料的摩擦磨损性能。 2. 采用空气等离子体、酸溶液刻蚀和聚合物涂敷表面改性方法对纤维织物进行处理，并且优化处理条件（空气等离子体处理的时间、压强；酸溶液的浓度；聚合物涂敷过程的气氛、温度等），可以适当提高纤维表面的极性和粗糙度、改善纤维织物的结构、提高纤维与树脂的粘结强度，从而改善复合材料的摩擦学性能。 3. 固体润滑剂和纳米粒子的添加量影响着复合材料的摩擦磨损性能，每种粒子都存在一个最佳添加量。适当添加量的粒子在摩擦过程中起到分散载荷以及类似于滚珠的作用，可以降低复合材料的摩擦系数，提高其承载能力；而过量的粒子会引起团聚，降低复合材料整体结构的均一性，导致其摩擦学性能降低。同样，粒子的表面性质也影响复合材料的摩擦学性能。对粒子表面进行有机化改性，提高了粒子的分散性以及粒子与树脂的结合强度，从而改善复合材料的摩擦学性能。 4. 试验条件对复合材料的摩擦学性能有很大影响。高载、高速和高温环境下，由于剪切力的增大和摩擦表面温度的升高，导致复合材料向对偶表面粘附转移的倾向增大，降低其抗磨能力。海水介质和机械油介质存在时，可以在对偶表面形成软质薄膜和油润滑膜，减小复合材料的摩擦系数；同时，水分子和油分子会渗入到复合材料内部，导致其机械强度降低并产生腐蚀磨损，降低复合材料的抗磨能力。