| 聚合物及其复合材料在海水中的摩擦学行为研究 | |
| 陈贝贝 | |
| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 阎逢元 |
| 2013-05-20 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 海水润滑 摩擦 磨损 协同作用 聚合物复合材料 Seawater Lubrication Friction Wear Synergism Polymer Composite |
| Abstract | 材料在海水环境中的摩擦学特性研究是新的摩擦学研究领域，它对海洋的深入探测和开发具有重要的指导意义。本论文研究了几种工程聚合物材料在海水环境中的摩擦学特性，讨论了海水的润滑作用和腐蚀作用对其摩擦学行为的影响机制；研究了多种改性填料及填料间的协同作用对材料微观结构和其在海水中的摩擦学行为的影响；在此基础上，对适应海水摩擦环境的多元共混聚合物复合材料进行了探索研制。主要研究结果如下： 1.海水具有比纯水更好的润滑作用，海水中的 Ca2+ 和 Mg2+ 是其润滑作用的主要因素。因此，在海水介质中，聚合物材料与耐腐蚀的316不锈钢对摩时，具有比纯水润滑条件下更低的摩擦系数和磨损率。然而，当聚合物材料与不耐腐蚀的GCr15对摩时，其摩擦磨损行为将因为对偶金属的腐蚀而受制于腐蚀性海水介质，并且这种行为遵从间接腐蚀磨损机制。 2.填料与聚合物基体之间的界面结合是影响聚合物材料在海水润滑下的摩擦学性能的关键因素。通过不同填料间的协同复合，可以得到在海水环境中具有优异减摩耐磨性的聚合物复合材料。 3.PI 和 CF 两者可以协同改善 PTFE 在海水中的摩擦学性能。 PI 通过与PTFE 共混烧结形成 PI/PTFE 合金，可以有效抑制 PTFE 的带状拔出，具有优异力学性能的 CF 通过机械锁合作用和氢键作用与 PTFE 之间形成特殊的界面相，可以有效提高 的承载能力。 4. 增强相 CF 可以和润滑相 PTFE 协同提高 PEEK 在海水润滑条件下的减摩耐磨性，而 GF、青铜粉却大大恶化了其摩擦学性能。这是由于具有优异自润滑特性的 PTFE 可以有效地改善 PEEK的减摩性，而具有高抗压强度的CF与PTFE/PEEK之间具有良好的界面结合，可以显著提高PTFE/PEEK的承载能力，从而两者协同改善了其在海水中的减摩耐磨性。但是 GF、青铜粉因与 PTFE/PEEK 之间的界面结合很差，而急剧地恶化了 PEEK 复合材料在海水中的摩擦学性能。 5.三种不同特性的碳基填料（CF、石墨和 CNT）间的协同效应极大地提高了PI在海水润滑条件下的摩擦学性能。这是由于CF可以有效地承载滑动面上的载荷从而抑制 PI 的磨损，而 CNT 和薄层石墨可以降低 CF 周围的应力集中，从而避免CF由于过载而发生失效。此外， CF和PBO纤维间的混杂增强效应也大大改善了PI在海水润滑条件下的减摩抗磨性。 6.在上述理论研究基础上，设计并研制了几种在海水中具有优异减摩耐磨性能的聚合物复合材料，而且这些复合材料在重载、高速条件下仍保持着良好的摩擦学性能，这可以为满足不同条件的海水摩擦学应用提供帮助。 |
| Funding Project | 功能防护材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/5534 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 陈贝贝. 聚合物及其复合材料在海水中的摩擦学行为研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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| 201338陈贝贝.pdf（18146KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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