高分子聚合物摩擦材料
制作汽车刹车片的高分子材料.
C/C复合材料，即炭纤维增强炭基体复合材料。 自从1958年问世以来，由于其具有比重小（约为铁的 1/5）、强度高（抗拉强度>2GP）、热膨胀系数小、 耐高温等优点，在军工、航空、航天等方面取得了长 足的发展。其在民用领域方面的应用也日益扩大，很 多民用飞机（如波音系列：Boeing747、Boeing757 等，空客系列：A330、A340等）和高档赛车（Ferrari F2005、Renault R25、Toyota TF105等）已开始装备 C/C刹车副。目前国内中南大学、西北工业大学、中 科院金属所、航天集团第四院43所、621所等几家单位 的研究在国内居于领先水平。中南大学以博云新材料 股份有限公司为依托，C/C刹车副已全面实现产业化、 国产化[13-15]。由于C/C复合材料采用化学气相沉积 （CVD），液相浸渍炭化的生产工艺，生产周期较长， 因此成本较高，价格昂贵（一副C/C刹车盘价格高达 上万元），这也制约了其在更广阔领域特别是汽车领 域的应用。
ห้องสมุดไป่ตู้
C/ C2SiC 复合材料制备工艺技术的关键是：1纤 维损伤尽量少； 2 纤维/ 基体(F/M)界面形成适当 的结合强度；3)克服基体致密化的“瓶颈效应”； 4 低的制备成本。目前制备C/ C2SiC 复合材料的 工艺主要有热压烧结法( Heat press2sinter ,HPS) 、先驱体转化法(Liquid polymer infilt ration ,LPI)、化学气相浸渗法(Chemical vapor infilt ra2tion , CVI)和反应熔体浸渗法(Reactive melt infil2t ration，RMI),但真正能实现制备异型 C/C2SiC摩擦材料的只有LPI 法、CVI 法、RMI 法及其组合的方法。
超高分子量聚乙烯_纳米TiO_2复合材料的摩擦磨损行为
高分子材料科学与工程
POL YMER MAT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
Vol. 26, No. 6 Jun. 2010
超高分子量聚乙烯/ 纳米 TiO2 复合材料的摩擦磨损行为
雷 毅, 郭建良, 张雁翔
( 中国石油大学机电工程学院, 山东 东营 257061)
Fig. 3 SEM pictures of worn surfaces of nano Ti O2 fi lled UHMWPE composi tes( p= 200 N, v= 0 604 m/ s)
2. 2 复合材料磨损表面形貌分析 F ig . 3 分别为填充质量分数 5% 和 15% 纳米 T iO2
通过电动高速搅拌机将纳米 T iO 2 粒子分散于乙 醇溶液中, 并加入硅烷偶联剂 KH550 进行表面处理, 经过滤、烘干后得到硅烷偶联纳米填料。采用热压成 型法分别制备了不同含量( 质量分数, 下同) 纳米 T iO2 填充 UHMWPE 复合材料( 试样尺寸为 4 5 m m 13 mm) 。用济南试金集团生 产的 MMW 1 型立式万能 摩擦磨损试验机评价复合材料在干摩擦条件下同 45# 钢盘( 54 m m, 淬火后硬度 H RC 44~ 46, 试验前试样 经 800# 水砂纸打磨摩擦表面至表面粗糙度 R a 为 0 2 m) 配副时的摩擦磨损性能; 采用精密电子天平( 感量 为 0 1 mg) 测定 UHMWPE 基复合材料销试样的磨损 质量损失; 采用荷兰 FE I 公司制 造的 QUANT A 200 扫描电子显微镜( SEM ) 观察复合材料磨损表面形貌; 通过美国伊达克斯公司( EDAX) 制造的 EDAX Genesis 2000 型 X 射线能谱仪( EDS) 分析试样磨损表面元素 成分的分布。
摩擦材料分类
摩擦材料分类
摩擦材料是指用于制造摩擦部件的材料，通常用于制造摩擦副（如刹车、离合器、变速器等）。
根据不同的使用环境和要求，摩擦
材料可以分为以下几类：
1. 有机摩擦材料
有机摩擦材料主要由有机高分子材料制成，如酚醛树脂、聚苯乙烯、聚酰亚胺等。
这种材料具有摩擦系数稳定、噪音小、制造工艺简单等优点，但其摩擦性能受温度、湿度等环境因素影响较大，因此适用于一些较为温和的使用环境，如汽车刹车片、摩托车离合器等。
2. 金属摩擦材料
金属摩擦材料主要由金属及其合金制成，如铸铁、铜、钢等。
这种材料具有热稳定性好、寿命长等特点，适用于高温、高压等恶劣环境下的应用，如飞机制动系统、高速列车制动系统等。
3. 复合摩擦材料
复合摩擦材料是指将有机高分子材料、金属等多种材料组合使用，以取长补短，达到更好的摩擦性能。
这种材料具有摩擦系数高、磨损率低、使用寿命长等特点，适用于高负荷、高速度等严苛环境下的使用，如飞机襟翼、导弹制动系统等。
4. 陶瓷摩擦材料
陶瓷摩擦材料主要由氧化铝、碳化硅等材料制成，具有硬度高、抗磨损性能好等特点，适用于高速度、高温度、高压力等极端环境下的使用，如高速列车制动系统、摩托车刹车片等。
总之，不同种类的摩擦材料各有千秋，应根据实际使用环境和要求进行选择。
摩擦学材料研究方法高分子材料摩擦学 第4章 磨损特征与机理
Km-与材料性质有关的系数；α-常数；f-摩擦系数； β-表面膜相关的系数；σs-受压屈服极限
材料磨损体积与滑动积累距离成正比 在达到临界载荷之前，材料磨损体积与载荷成正比 材料磨损体积与较软材料的屈服极限或硬度成反比
19
4.2.1 粘着磨损
干摩擦下,粘着磨损现象
➣ 磨屑不是只在硬度较低一方的摩擦面生成，硬度较高一方的摩擦面 也会产生磨屑； ➣ 磨屑组成是两摩擦面材料的混合物； ➣ 真 实 接 触 部 位 的 长 度 范 围 是 1 0 -3- 1 0-2m m ， 磨 屑 的 长 度 范 围 是
粘着磨损
磨粒磨损
疲劳磨损
7
4.1 磨损及其分类
➣ 腐蚀磨损(corrosive wear)：摩擦面和气体、液体环境发生化学反应而产生 的磨损。 ➣ 侵蚀磨损(erosion wear)：含有硬颗粒的流体相对于固体运动，使固体表面受 到冲蚀作用而产生的磨损。 ➣ 微动磨损(fretting wear)：两接触表面作微振幅重复摆动所引起的磨损。微 动磨损是一种微动疲劳与微动腐蚀并存的复合式磨损。
卸载时
假设接触部位的压缩应力等于材料的屈服应力σs，且转移粒子是直径为d的半球，
转移粒子和摩擦面单位面积上所相当的粘着能量为WAB，伴随着转移的粘着能量 转移粒子从摩擦面上脱落成为磨屑的条件是Ee≧Ea，此时转移粒子的直径
23
4.2.1 粘着磨损
磨屑尺寸 磨屑粒子的直径 d≧(6EWAB/υ2σs2)
磨 损
侵蚀磨损
由介质的化学作用 引起表面腐蚀， 而摩擦中的机械 作用加速腐蚀过 程-腐蚀机械类
微动磨损
腐蚀磨损
械类
10
4.1 磨损及其分类
在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时存在，而且一种磨损 发生后往往诱发其他形式的磨损。 磨屑 疲劳磨损 磨粒磨损 腐蚀磨损
简析刹车片配方——摩擦材料
简析刹车片配方——摩擦材料今天简单聊一聊刹车片的摩擦材料。
市场上的配方体系种类繁多，但万变不离其宗，就像武侠小说说的一样，拳出少林，剑归华山，功夫无非是“快准直狠”，李小龙先生在这四个方面发挥到极致。
跑题了，书归正传。
概括的说摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。
它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。
摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。
一、摩擦材料分类1. 按工作功能分为传动与制动两大类摩擦材料。
如传动作用的离合器片，系通过离合器总成中离合器摩擦面片的贴合与分离将发动机产生的动力传递到驱动轮上，使车辆开始行走。
制动作用的刹车片（分为盘式与鼓式刹车片），系通过车辆制动机构将刹车片紧贴在制动盘（鼓）上，使行走中的车辆减速或停下来。
2. 按产品形状分可分为刹车片（盘式片、鼓式片）、刹车带、闸瓦、离合器片、异性摩擦片。
盘式片呈平面状，鼓式片呈弧形。
闸瓦（火车闸瓦、石油钻机）为弧形产品，但比普通弧形刹车片要厚的多，25～30mm范围。
刹车带常用于农机和工程机械上，属软质摩擦材料。
离合器片一般为圆环形状制品。
异性摩擦片多用于各种工程机械方面，如摩擦压力机，电葫芦等。
3. 按产品材质分：主要根据增强纤维分类，可分为石棉摩擦材料、金属摩擦材料、碳陶摩擦材料。
二、摩擦材料的组成摩擦材料属于高分子三元复合材料，它包括三部分：以高分子化合物为粘结剂；以无机或有机纤维为增强组分；以填料为摩擦性能调节剂或配合剂。
1. 有机粘结剂摩擦材料所用的有机粘结剂为酚醛类树脂和合成橡胶，而以酚醛类树脂为主。
它们的特点和作用是当处于一定加热温度下时先呈软化而后进入粘流态，产生流动并均匀分布在材料中形成材料的基体，最后通过树脂固化作用的橡胶硫化作用，把纤维和填料粘结在一起，形成质地致密的有相当强度及能满足摩擦材料使用性能要求的摩擦片制品。
制动器常用几种摩擦材料介绍
制动器常用几种摩擦材料介绍制动器是一种常见的汽车零部件，用于控制车辆的速度和停车。
制动器的核心部件是摩擦材料，它能产生摩擦力，使车轮减速并最终停止运动。
下面将介绍几种常用的制动器摩擦材料。
1.有机摩擦材料：有机摩擦材料由有机树脂、填充剂和增强剂等组成。
有机树脂起到与摩擦面接触并转化为热能的作用，填充剂用于增加材料的强度和刚度，增强剂用于提高材料的耐热性和耐磨性。
有机摩擦材料具有良好的摩擦性能、热稳定性和耐磨性，同时具备制造成本低、噪音小和环保等优点。
因此，有机摩擦材料广泛应用于制动器和离合器等摩擦传动装置中。
2.无机摩擦材料：无机摩擦材料是指由无机材料制成的摩擦材料，如金属材料和无机复合材料等。
金属材料通常由铸铁、铝合金、铜合金等制成，具有良好的导热性和抗高温性能，适用于高速和高温的制动工况。
无机复合材料由金属颗粒、陶瓷颗粒和有机树脂复合而成，具有高强度、高硬度和耐磨性等特点，适用于高负荷和高温的制动条件。
3.纤维增强复合材料：纤维增强复合材料由纤维和基体材料构成，纤维通常采用碳纤维、玻璃纤维和有机纤维等，基体材料通常采用有机树脂、金属、陶瓷等。
纤维增强复合材料具有高强度、高刚度和低密度的特点，能在高温和高速条件下保持较好的摩擦性能。
在制动器中应用纤维增强复合材料可以减轻重量、减少摩擦噪音，并且提高制动效果和制动寿命。
4.碳化硅摩擦材料：碳化硅摩擦材料是一种新型的摩擦材料，由碳化硅粉末和有机粘结剂混合而成。
碳化硅材料具有高硬度、高热导率和高耐热性，能够在高速和高温条件下保持较好的摩擦性能。
碳化硅摩擦材料广泛应用于高速列车、机车和飞机等制动系统中，具有良好的制动稳定性和寿命。
除了以上几种常用的制动器摩擦材料，还有一些其他材料也被应用于特定的制动器中，如陶瓷摩擦材料和聚合物摩擦材料等。
陶瓷摩擦材料具有高硬度和高耐磨性，适用于高速和高温的制动条件。
聚合物摩擦材料具有低噪音和低摩擦系数的特点，适用于要求低噪音和平稳制动的车辆。
摩擦材料
分类 ：
摩擦材料
在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一 般公认，在干摩擦条件下，同对偶摩擦系数大于0.2的材料， 称为摩擦材料。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低 摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料，其作用是减少机械运 动中的动力损耗，降低机械部件磨损，延长使用寿命。高摩擦 系数材料又称摩阻材料（称为摩擦材料）。 1.按工作功能分 可分为传动与制动两大类摩擦材料。如传动 作用的离合器片，系通过离合器总成中离合器摩擦面片的贴合 与分离将发动机产生的动力传递到驱动轮上，使车辆开始行走。 制动作用的刹车片（分为盘式与鼓式刹车片），系通过车辆制 动机构将刹车片紧贴在制动盘（鼓）上，使行走中的车辆减速 或停下来。
摩擦材料
增强纤维： 纤维增强材料构成摩擦材料的基材，它赋予 摩擦制品足够的机械强度，使其能承受摩擦 片在生产过程中的磨削和铆接加工的负荷力 以及使用过程中由于制动和传动而产生的冲 击力、剪切力、压力。
摩擦材料
填料：填料主要以粉末的形式加入
增摩填料： 莫氏硬度通常为3～9。硬度高的增摩效果显著明显。5.5硬度以上的填料 属硬质填料，但要控制其用量、粒度。（如氧化铝、锆英石等） 减磨填料： 一般为低硬度物质，低于莫氏硬度2的矿物。如：石墨、二硫化钼、滑石 粉、云母等。它既能降低摩擦系数又能减少对偶材料的磨损，从而提高 摩擦材料的使用寿命。 。填料的作用很多，比如说加入铜粉，它的作用是可以在摩擦材料和对偶 间形成转移膜，既能提高摩擦力矩和稳定摩擦系数，有能减小对对偶件 的损伤，提高整个摩擦副的耐摩性能。加入硫酸钡，可以提高材料的密 度。
摩擦材料
摩擦材料的技术要求
2.良好的耐磨性。 3.具有良好的机械强度和物理性能。 4.制动噪音低。 5. 对偶面磨损较小。
高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究
作者简介:邓鑫(1981—),女,在读博士,从事高分子复合材料及成型研究;3联系人,E 2mail :liduxin6404@.高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究邓 鑫1,李笃信13,杨 军2,王 静2(1中南大学粉末冶金研究院国家重点实验室,长沙 410083;2株洲时代新材料科技股份有限公司,株洲 412007) 摘要:介绍了一些常见的高性能耐高温聚合物及其复合材料的摩擦与磨损性能的研究及其新进展,包括聚四氟乙烯(PTFE )、聚醚醚酮(PEEK )、聚苯硫醚(PPS )、聚酰亚胺(PI )等。
并讨论了不同种类的填料,如纤维、固体润滑剂、无机化合物以及无机纳米粒子对高性能耐高温聚合物基复合材料摩擦系数及磨损率的影响,许多研究结果表明,适量填料的加入能提高聚合物基复合材料的耐磨性能,特别是填料的协同作用对降低复合材料的摩擦系数及磨损率有更大的帮助。
关键词:高性能;耐高温聚合物基复合材料;摩擦;磨损聚合物基耐磨复合材料是以热塑性或热固性树脂为基体,通过添加有机或无机的减摩组分以及抗磨增强组分而呈现良好的耐磨性能。
世界上最早的聚合物基耐磨复合材料是填充石墨的酚醛树脂和可浸渍含油的多孔酚醛树脂。
其后,随着高分子化工技术的不断进步,新型合成树脂尼龙(PA )、聚四氟乙烯(PTFE )、聚甲醛(POM )、聚酰亚胺(PI )以及环氧树脂基的减摩复合材料也相继被开发。
采用聚合物为基体的耐磨复合材料具有减摩自润滑、耐磨、耐腐蚀、减震吸振、减低噪音、相对密度小、比强度和加工简便等系列优良特性,因此,作为其它材料的替代产品或换代产品获得了越来越多的应用。
随着尖端技术的迅速发展,对耐磨减磨材料的要求越来越高。
如要求制作在高温、高速、高真空及辐射环境中工作的摩擦零部件,一般工程聚合物就很难胜任。
为了提高摩擦材料的使用温度,延长摩擦材料的使用寿命,大量研究工作集中在耐热性聚合物基体的复合材料上[1]。
高性能耐热性聚合物为基体的耐磨复合材料,与金属材料相比,具有耐高温性能好、化学性质稳定、抗腐蚀能力强、消声减震效果显著、维修保养方便等优点。
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究聚乙烯（Polyethylene,PE）是一种广泛应用的聚合物材料，是极富革新性的一种新型塑料材料，其具有良好的机械性能、耐热性、绝缘性、耐老化性和耐化学腐蚀性等特性。
近年来，随着工业的发展和电力行业的发展，改性超高分子量聚乙烯（Modified Ultra High Molecular Weight Polyethylene, MUHWPE）由于具有良好的抗腐蚀性和耐磨损性，作为一种重要的复合材料，被广泛地应用在电力行业中，如电缆外套、电缆套管、铜线绝缘套和电缆地下敷设等。
摩擦磨损现象是由于传动介质中悬浮着许多细小粒子，这些粒子在物体相对运动时，因交替地接触、抵抗、磨损而形成的现象。
摩擦磨损是由于摩擦，产生的搬运效应，和由于磨损，产生的磨蚀效应所共同形成的一种复合效应。
摩擦磨损通常是指摩擦接触面中的磨蚀和搬运作用，主要势能是摩擦和磨损依存一致性。
因此，研究与摩擦磨损有关的材料的性能和机制，对有效改善和防止摩擦磨损性能具有重要的意义。
超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene, UHMWPE）的特点是其分子量极为高，达到了100万-200万范围以上，其高分子量表现出良好的高强度、高刚性、耐磨损和耐化学腐蚀性等特性。
然而，由于UHMWPE的热稳定性和摩擦磨损性能较差，因此不太适合作为电力行业的工程材料应用。
为了提高UHMWPE的摩擦磨损性能，UHMWPE可以经过改性处理，获得改性超高分子量聚乙烯（Modified UHMWPE，MUHWPE），MUHWPE具有更好的抗腐蚀性和耐磨损性，在电力行业有着广泛的应用前景。
本文的主要目的是研究MUHWPE的摩擦磨损特性，主要通过对MUHWPE的摩擦磨损试验进行研究，具体内容包括试验条件的确定、试验结果的分析和摩擦磨损机理的探讨。
试验条件的确定：本文采用高速摩擦磨损试验机进行MUHWPE摩擦磨损试验，试验参数有：测试温度：20℃±2℃；摩擦系数：0.3；转速：3000r/min；机械剪断强度：25kN；摩擦磨损时间：1个小时；摩擦磨损类型：滑动摩擦磨损。
酚醛树脂摩擦材料
酚醛树脂摩擦材料说到“酚醛树脂摩擦材料”，乍一听这名字，可能很多人都觉得有点晦涩难懂，甚至觉得是不是又是什么高大上的科技东西。
其实啊，它就在咱们生活中默默地发挥着重要作用。
酚醛树脂摩擦材料这个东西，简直可以说是汽车、机械等很多设备“背后的英雄”。
你要是觉得它太专业，那我就带你慢慢走进这个神秘的小世界，保证你听了之后，一定会对它刮目相看，甚至可能会产生点“小崇拜”呢。
先来说说什么是酚醛树脂。
简单说，它是一种由酚类化合物和醛类化合物经过一系列化学反应后合成的高分子材料。
听起来是不是有点绕？其实呢，这玩意儿可比你想的耐用得多。
它耐高温，耐腐蚀，强度高，简直就是个“万金油”，用途广泛。
从家庭小电器到工业设备，都能看到它的身影。
尤其是在摩擦材料领域，它简直就是一位超级明星。
讲到摩擦材料，大家脑海里是不是立马浮现出刹车片、离合器片那些常常和摩擦打交道的零件？对啦，就是这些东西，它们天天在高温高压的环境下“拼搏”，不出问题才怪呢。
而酚醛树脂摩擦材料就是这些“拼命三郎”们的得力助手。
它的好处在于，能有效减少摩擦过程中的磨损，确保这些零件的稳定性，延长使用寿命。
这么一说，是不是有点像车主换刹车片一样，虽然不常去注意，但换了之后就会发现车子刹车更平稳，反应更灵敏了？你想啊，汽车的刹车片在开车的时候那是相当辛苦的，不停地与车轮摩擦，冒着火花还得保持足够的稳定性，不让车子失控。
想象一下，如果刹车片的材料不够好，那摩擦一多，就会过热、变形，甚至完全失去功能，岂不是“酿大祸”？可是有了酚醛树脂摩擦材料的加持，整个过程就像有了一副坚固的“护甲”，耐高温又耐磨损，大大降低了刹车系统故障的几率。
那么为什么偏偏是酚醛树脂摩擦材料呢？原因其实很简单，酚醛树脂摩擦材料耐高温，特别适合在汽车刹车片、离合器片这种需要高温高压的环境下使用。
它不容易被磨损，能长期保持良好的摩擦性能。
更重要的是，酚醛树脂摩擦材料还可以有效降低噪音和振动，开车的时候大家可能并不觉得，但你要是用过那种劣质刹车片，绝对能感受到噪音那是“山响得很”啊。
摩擦片
摩擦材料一、概论摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。
它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。
刹车片用于制动，离合器片用于传动。
任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。
摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。
它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。
如离合器片传递动力，制动片吸收动能。
它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。
所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。
摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。
它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。
摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。
它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。
民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。
二、摩擦材料发展简史自世界上出现动力机械和机动车辆后，在其传动和制动机构中就使用摩擦片。
初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材，如：将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后，进行加工成型制成刹车片或刹车带。
其缺点：耐热性较差，当摩擦面温度超过120℃后，棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。
随着车辆速度和载重的增加，其制动温度也相应提高，这类摩擦材料已经不能满足使用要求。
人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型，石棉摩擦材料由此诞生。
石棉是一种天然的矿物纤维，它具有较高的耐热性和机械强度，还具有较长的纤维长度、很好的散热性，柔软性和浸渍性也很好，可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。
石棉短纤维和其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。
更由于其具有较低的价格（性价比），所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。
1905年石棉刹车带开始被应用，其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究摩擦磨损是人类技术的重要组成部分，它影响着设备的性能和安全性。
此外，许多工程应用也涉及到摩擦磨损，特别是对于加工高分子材料，如聚乙烯（PE）。
对改性超高分子量聚乙烯（UPE）的摩擦磨损性能进行研究，有助于开发新的聚合材料，进而改善聚乙烯的摩擦磨损性能。
聚乙烯是一种常见的塑料材料，由单体乙烯（e）通过加成聚合而成。
它具有优良的耐热、耐疲劳性和低摩擦系数等性能，因此被广泛应用于汽车制造、日用品制造、医疗器械和航空工业等领域。
但是，由于聚乙烯具有较低的强度和较低的抗磨损性，加工过程中容易发生磨损。
因此，为改善PE的抗磨损性能，需要开发出具有更好摩擦磨损性能的材料。
改性超高分子量聚乙烯（UPE）是通过改性来改善聚乙烯摩擦磨损性能而开发出来的新型材料。
UPE是一种具有超高分子量和超高分子量分布范围（Mw/Mn）的聚乙烯，其强度和热稳定性比传统聚乙烯有显著改善，因此可用于多种应用，如医疗器械、电子电器、家用产品、航空工业等。
此外，UPE也具有良好的耐酸碱性、耐热老化性和耐候性等优点，从而使其在环境恶劣的条件下仍具有良好的摩擦磨损性能。
改性UPE的摩擦磨损特性取决于材料的性质，如配置方式、结构类型、分子量、粘度、断裂模量和热稳定性等。
为了了解UPE的摩擦磨损性能，有必要对各种改性UPE材料进行摩擦磨损性能测试，以了解不同改性UPE材料的摩擦磨损性能间的相互关系。
改性UPE的摩擦磨损性能可以通过电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、热重分析（TGA）和标准摩擦磨损实验等技术进行分析和表征。
准摩擦磨损实验可以用来研究不同类型材料的摩擦磨损行为，并测定摩擦系数和摩擦热量。
SEM和EDS可以用于定量分析材料表面微观形貌和成分，确定摩擦磨损过程中发生的物理和化学变化，进而建立有效的摩擦磨损模型。
TGA可以用来测定摩擦磨损时热量的去向，以表征热量不可逆转地从材料中释放，并为摩擦磨损机理的模拟和分析提供技术支持。
摩擦学研究及其在摩擦材料中的应用
摩擦学研究及其在摩擦材料中的应用摩擦力是物体在接触面上移动或停止时所产生的相互作用力，是一种广泛存在于自然界和人类生活中的现象。
因此，摩擦学就成为人们研究和应用摩擦力的学科，该学科对于我们理解物质的运动和崩溃过程、设计效率更高的机械装置以及制造更耐磨、耐高温和防止黏滑等方面的材料等都有着重要的意义。
一、摩擦学研究的重要性摩擦学作为一个研究物体互相接触面上互相作用力的学科，对于地球环境、机械制造等领域都有着非常重要的应用。
例如，在防止机械设备磨损和提高运动效率的工业制造中，摩擦学的规律被广泛应用。
在汽车制造中的刹车系统中，摩擦力的变化是使汽车能够安全停车的关键。
摩擦学还是材料科学重要的分支，用于研究材料的摩擦性质。
在建立复杂的机器和结构中，摩擦学的原理也被广泛应用。
由于摩擦学与工程学、材料科学和地球科学等学科密切相关，因此其重要性也日益凸显。
二、摩擦材料的应用摩擦学研究本身就是研究物体之间的摩擦，而摩擦材料就是一种特殊的材料，其摩擦性质优异。
摩擦材料主要用于对关键部件的保护和机器的强化，广泛应用于机械制造、汽车、飞机、火车、航空航天和军工等领域。
1. 高温润滑材料高温润滑材料是一种高分子化物，其具有极高的耐高温性和耐磨性。
由于其耐温性在150℃以上，因此可以用于汽车发动机、航空航天冶金和电力等高温领域。
2. 多功能涂层材料多功能涂层材料的作用是增加机器部件在摩擦和磨损方面的功能。
多功能涂层材料采用一定的涂料技术，通过外界因素如气压、温度、剪力和摩擦等作用，从而实现涂层材料的复合功能。
3. 超硬合金超硬合金是一种由多种材料合成的硬度极高的金属，其具有优秀的抗冲击、抗磨损和耐腐蚀性能。
超硬合金可以用于石油、冶金、航空航天、机械加工、碳纤维和岩石等领域的切削、加工和开颗粒机生产中。
4. 耐磨陶瓷材料耐磨陶瓷材料是一种以氧化铝为主的材料，其进一步发展的结构因为设备的效率问题以及环境问题等不可忽视的存在而具有重要意义。
高分子聚合物摩擦材料
高分子聚合物摩擦材料作者：林荻淳目录1.摩擦磨损形式及机理2.摩擦副材料设计要求3.高分子聚合物摩擦特征4.影响高分子聚合物摩擦性能因素5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法6.高分子聚合物摩擦材料选料标准及工程考虑因素7.小结1.摩擦磨损形式及机理：（1）粘着磨损（2）磨料磨损（3）疲劳磨损（4）腐蚀磨损2.摩擦副材料设计要求：不仅要求具有耐磨性，还要求减摩性。
（1）足够的承载能力。
在一定的工作条件下抗压强度、抗塑性形变能力、抗疲劳性能，以及相应的高温性能高温抗拉强度、高温抗蠕变性、高温抗疲劳强度（2）良好的表面性能。
即要有一定的塑性形变能力和良好的适应性，包括顺应性、嵌入性和磨合性。
顺应性是指轴承材料靠表面的弹塑性变形补偿对中误差和顺应其他几何误差的能力。
嵌入性是指轴承材料能嵌藏污物、颗粒以减轻挂上或磨料磨损的能力。
磨合性是指轴承材料经短期轻载运转后能减少表面粗糙度使摩擦副表面相吻合的性质。
（3）良好的物理、化学性能。
搞得导热性和热容量，热膨胀系数小、对边界润滑膜的吸附性强，抗腐蚀性好，以利于摩擦热导出防止咬合，以利于边界润滑膜的形成和保护理想的滑动摩擦副简单图示：2.2高分子材料与金属材料对比：2.2.1高分子材料特点：1、密度小2、强度低，比强度搞3、低弹性模量，高弹性4、优良的减摩、耐磨、自润滑属性5、可加工性好6、导热性差2.2.2金属材料特点：1、弹性模量大、抗拉强度高2、导热性高3、表面硬度高4、高温综合性能好，高温下抗拉轻度、抗蠕变性好2.2.3摩擦中形变机理差异：金属材料与高聚物材料在形变行为方面最大的差异是前者表现出弹塑性形变，而后者粘性行为对形变影响极大。
与金属材料相比，聚合物导热性差，摩擦过程中产生的热量容易在接触区域积累，导致摩擦界面温度上升、摩擦过程中接触区域的温度对聚合物材料的摩擦学性能影响巨大。
3.高分子聚合物摩擦特征3.1高分子聚合物摩擦特征：:3.2高分子聚合物摩擦机理：4.影响高分子聚合物摩擦系数、磨损的主要因素4.1高分子聚合物影响摩擦性能内部因素：4.1.1分子的化学结构（对称性，对称性增加摩擦系数降低。
第二章_高分子材料自润滑减摩机理和耐磨机理-2
第二章_高分子材料自润滑减摩机理和耐磨机理-2第二章高分子材料的磨损与耐磨机理一、高分子材料的磨损形式高分子材料的磨损十分复杂，关于磨损的分类并不统一，我们主要可以概括为以下几种磨损形式：粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和塑性变形磨损。
常常一种磨损发生后诱发其它形式的磨损，在实际磨损中通常是几种类型的磨损同时存在。
1．粘着磨损（Adhesive Wear）（1）粘着磨损理论上世纪八十年代，一系列关于高分子断裂及粘着的综述相继出版，这些研究成果使我们能够提出高分子脱离过程中的银纹（微裂纹）理论，从而使预测、关联相关试验结果成为可能，如在什么条件下高分子能够与一个坚硬的固体发生或强或弱的粘着。
这一理论可以用于高分子的磨损。
实际上，它可以同时用于解释磨损中的粘着及粘着中的磨损。
当紧密接触表面发生相对滑动时，在粘着表面产生许多银纹，银纹的空洞由原纤连接，其发展到一定程度会转换为裂纹。
通常认为裂纹扩散所需的能量由原纤的拉伸所消耗。
当原纤被拉断并回缩，会释放出弹性能，形成真正的裂纹。
银纹的增厚过程有两种机理。
一种认为是一定质量的原纤被拉伸引起（C Kramer认为这是一个蠕变机理）。
另一种是表面拉伸机理，认为高分子由高分子体中拉伸出来，构成原纤，使原纤的质量不断增加。
当银纹达到一定厚度时，增厚机理会由表面拉伸转化为一定质量下原纤的蠕变。
银纹的增厚机理由环境和高分子的组成及特性如分子量、分子链的缠结程度而改变。
（2）粘着磨损的基本特征及其影响因素作用在固体接触表面间的粘着是摩擦学领域中的一项重要内容。
具体来说，它对滑动摩擦、磨损以及润滑等起着很重要的作用。
粘着磨损过程是在外力作用下，摩擦接触的表面其材料分子或原子间形成显微熔接和分离过程。
宏观光滑的表面，从微观尺寸看总是粗糙不平的。
当两个表面接触时，接触的将只是表面上的一些较高微突点。
它们承受着整个载荷，以致使许多微突点发生塑性变形，并更紧密地接触。
在这种条件下，这些紧密接触的微突点表面原子间将发生相互作用，使两个表面微突点粘着、焊合。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高分子聚合物摩擦材料
作者：林荻淳
目录
1.摩擦磨损形式及机理
2.摩擦副材料设计要求
3.高分子聚合物摩擦特征
4.影响高分子聚合物摩擦性能因素
5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法
6.高分子聚合物摩擦材料选料标准及工程考虑因素
7.小结
1.摩擦磨损形式及机理：
（1）粘着磨损
（2）磨料磨损
（3）疲劳磨损
（4）腐蚀磨损
2.摩擦副材料设计要求：
不仅要求具有耐磨性，还要求减摩性。
（1）足够的承载能力。
在一定的工作条件下抗压强度、抗塑性形变能力、抗疲劳性能，以及相应的高温性能高温抗拉强度、高温抗蠕变性、高温抗疲劳强度
（2）良好的表面性能。
即要有一定的塑性形变能力和良好的适应性，包括顺应性、嵌入性和磨合性。
顺应性是指轴承材料靠表面的弹塑性变形补偿对中误差和顺应其他几何误差的能力。
嵌入性是指轴承材料能嵌藏污物、颗粒以减轻挂上或磨料磨损的能力。
磨合性是指轴承材料经短期轻载运转后能减少表面粗糙度使摩擦副表面相吻合的性质。
（3）良好的物理、化学性能。
搞得导热性和热容量，热膨胀系数小、对边界润滑膜的吸附性强，抗腐蚀性好，以利于摩擦热导出防止咬合，以利于边界润滑膜的形成和保护
理想的滑动摩擦副简单图示：
2.2高分子材料与金属材料对比：
2.2.1高分子材料特点：
1、密度小
2、强度低，比强度搞
3、低弹性模量，高弹性
4、优良的减摩、耐磨、自润滑属性
5、可加工性好
6、导热性差
2.2.2金属材料特点：
1、弹性模量大、抗拉强度高
2、导热性高
3、表面硬度高
4、高温综合性能好，高温下抗拉轻度、抗蠕变性好
2.2.3摩擦中形变机理差异：
金属材料与高聚物材料在形变行为方面最大的差异是前者表现出弹塑性形变，而后者粘性行为对形变影响极大。
与金属材料相比，聚合物导热性差，摩擦过程中产生的热量容易在接触区域积累，导致摩擦界面温度上升、摩擦过程中接触区域的温度对聚合物材料的摩擦学性能影响巨大。
3.高分子聚合物摩擦特征
3.1高分子聚合物摩擦特征：:
3.2高分子聚合物摩擦机理：
4.影响高分子聚合物摩擦系数、磨损的主要因素
4.1高分子聚合物影响摩擦性能内部因素：
4.1.1分子的化学结构（对称性，对称性增加摩擦系数降低。
静摩擦系数与摩擦面的预取向有很大关系。
特别地，带有环状结构的耐热性聚合物的摩擦系数与摩擦方向没有对应关系。
）
4.1.2凝聚态的结构，结晶度（结晶度对不同聚合物的摩擦系数、磨损影响不同，较高结晶度获得较高弹性模量，增强抗拉抗蠕变能力）、分子链取向（影响较小，同拉伸方向降低摩擦系数、垂直拉伸方向增加摩擦系数）
4.1.3共聚共混成分。
4.2影响高分子聚合物摩擦性能外部因素：
4.2.1温度
4.2.2载荷
5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法：
5.2高分子聚合物改性
5.2.1 共聚共混
5.2.2 侧链改性
5.2.3 引入柔性基团
5.2.4 交联
6.高分子聚合物摩擦材料选料标准及工程考虑因素
6.1各材料属性、功能及对摩擦性能影响各因素于表中详细列出：
7.小结
7.1本文通过摩擦系统需求分析，追溯出所需材料性能，再从材料性能出发寻找材料、设计材料及进行相应材料改性。
7.2高分子聚合物摩擦材料需具备以下属性：
●具备一定的强度，保证能够承受足够的载荷，在摩擦过程中不变形
●具备一定的高温性能，摩擦过程产热对高分子材料影响敏感，要求材料具备一定的
抗热蠕变性、高温强度、热稳定性等
●低的热线膨胀系数，工作温度升高时不咬合失效
●具备优良的表面性能，包括自润滑性、耐磨性。