[精]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。

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：
5.1增加润滑剂
润滑剂
金属化合物类（粉体）Al2O3 TiO2 CuO ZrO2 MoS2
无机物类石墨氟化石墨富勒烯有机类聚四氟乙烯聚甲醛
纤维类碳纤玻纤
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。