尼龍納米復合材料的環(huán)境性能研究畢業(yè)設計論文

河南科技大學畢業(yè)論文PAGEPAGE31 PAGE31尼龍納米復合材料的環(huán)境性能研究摘要尼龍納米復合材料是由MC尼龍?zhí)砑蛹{米填料的方式制備而成。MC尼龍作為工程應用很廣泛的塑料，與傳統(tǒng)的尼龍6相比，它具有合成工藝簡單、機械性能優(yōu)異等優(yōu)點。它因具有重量輕、強度高、耐磨等多種獨特性能而被廣泛應用于機械、石油化工及國防工業(yè)等領域，但是MC尼龍在摩擦性能方面仍然存在一些不足。本論文即是對MC尼龍的改性研究，以改善其摩擦學性能。在實驗過程中通過加入石蠟/膨脹石墨相變復合材料，制備尼龍納米復合材料。通過磨損試驗機測試其在不同線速度、不同材質(zhì)環(huán)的摩擦學性能。結果表明，加入相變復合材料能明顯改善MC尼龍的摩擦學性能，磨損程度提高了50%，摩擦因數(shù)提高了75%。在環(huán)的線速度方面，對于合金鋼環(huán),當環(huán)的線速度減小一倍，其耐磨性就增加一倍。鋼絲環(huán)，當環(huán)的線速度減小一倍，其耐磨性就增加55%左右。對于油潤滑環(huán)而言，當環(huán)的線速度改變，材料耐磨性能的變化方面表現(xiàn)不明顯，相比同線速度的鋼絲環(huán)摩擦，油潤滑表現(xiàn)出的耐磨性能有很大的提高。關鍵詞：尼龍納米復合材料,MC尼龍，耐磨性，膨脹石墨，相變復合材料STUDYONTHEENVIRONMENTPERFORMANCEOFNYLONNANOMETERCOMPOSITESABSTRACTNylonnanometercompositematerialispreparedbythewayofaddingnanometerfillersbyMCnylon.MCnyloniswidelyusedasaplasticengineering,comparedwiththetraditionalnylon6.Ithastheadvantagesofsimplesynthesisprocess,excellentmechanicalproperties,etc.Itbecauseofitslightweight,highstrength,wearandmanyotheruniquepropertiesandiswidelyusedinmachinery,petroleumchemicalindustryanddefenseindustryandotherfields,butMCnyloninwear-resistingpropertiesstillexistsomeproblems.ThisthesisistostudythemodificationofMCnyloninordertoimproveitswear-resistingproperties.Intheprocessoftheexperiment,thenylonnanometercompositeswerepreparedbytheadditionofparaffin/expandedgraphitephasechangecomposites.Thewear-resistingpropertiesofdifferentmaterialringsweretestedbyweartestingmachine,andthehardnessofthematerialwastestedwiththehardnesstester.Theresultsshowthataddingcompositephasechangematerialscansignificantlyimprovethewear-resistingpropertiesofMCnylon,increasedwearof50%frictioncoefficientincreases75%.Intermsofthelinearvelocityofthering,foralloysteelring,whenthelooplinevelocitydecreasesatimes,itswearresistanceincreasesonetimes.Wirering,whentheringspeedofthewireisreduced,thewearresistancewillincreasebyabout55%.Foroilyslipring,ringlinespeedchanges,changesintheresistanceofthematerialsisnotobviousanditswearresistanceinrelativelygoodstate.KEYWORDS:Nylonnanometercompositematerial，MCnylon,wear-resistingproperty,expandedgraphite,phasechangematerial

目錄第一章前言 3§1.1尼龍納米復合材料的介紹 3§1.1.1MC尼龍的概念 3§1.1.2MC尼龍的特點 3§1.1.3MC尼龍的聚合機理及聚合過程中的影響因素 3§1.1.4MC尼龍納米材料對摩擦接觸表面的介紹 3§1.2尼龍納米復合材料的研究背景、現(xiàn)狀及研究意義 3§1.3摩擦學 3§1.3.1摩擦學概況 3§1.3.2摩擦學基本特征 3§1.3.3摩擦磨損的影響因素 3第二章實驗部分 3§2.1實驗材料、試劑及實驗儀器 3§2.1.1實驗材料與試劑 3§2.1.2主要實驗設備 3§2.3MC尼龍納米復合材料的制備 3§2.4性能測試 3第三章結果與討論 3§尼龍納米復合材料摩擦性能的分析 3第四章 3§結論 3參考文獻 3致謝 3第一章前言§1.1尼龍納米復合材料的介紹§1.1.1MC尼龍的概念MC尼龍也稱鑄型尼龍或單體澆鑄尼龍，其作為一種應用市場范圍很寬廣的工程塑料，其分子結構上屬于尼龍6，故其性能和特點上也和尼龍6基本類似，不同的是它在較低的溫度下快速聚合成型，在分子量和結晶度方面表現(xiàn)較高，因此其在工程應用上的一些性能比尼龍6要好[1]。MC尼龍的制備,它是在常壓下，把熔融狀態(tài)下的己內(nèi)酰胺C6H11NO加入堿性催化劑與?；瘎┕餐磻瞥纱蹎误w，然后澆入到一定溫度的磨具中，使混合物料很快的進行聚合反應，凝固成堅硬的固體原件，再經(jīng)過一系列相關工藝的處理，形成預得產(chǎn)物。該尼龍稱為單體澆鑄尼龍(MonomerCastingNylon)，也稱MC尼龍[2]。MC尼龍在工程應用上作為一種通用熱塑性塑料，因其具有很多優(yōu)良特點，如分子量很大、結晶度較高、工藝流程簡單、聚合溫度低、機械強度很高、自潤滑、減震消音、耐油脂、耐磨耗、耐化學藥品、使用溫度范圍較廣等重要性能而在各機械行業(yè)得到廣泛應用，它可以替代有色金屬及其合金，能達到以塑代鋼的目的。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從1998年至2005年，國內(nèi)工程塑料消費年均增長速率為26％，預計今后幾年的增長率為15％～18％。從而在眾多領域有很好的應用前景。§1.1.2MC尼龍的特點與普通尼龍6相比，鑄型尼龍生產(chǎn)成本低，工藝簡單，不需要復雜的生產(chǎn)設備，模具制作簡單。MC尼龍除了具有一般尼龍產(chǎn)品的性能外.還具有工藝簡單、聚合溫度低、結晶度高、密度小、力學性能好、相對分子質(zhì)量大且分布均勻、減振耐磨、耐腐蝕、自潤滑、使用溫度范圍寬等明顯優(yōu)點。鑄型尼龍相對分子質(zhì)量在7~10萬左右。鑄型尼龍成型制品的尺寸型號不受限制，從理論上講，只要模具大小允許，制品的尺寸大小也不受限制，而且無方向性，大型的制品可達幾百公斤甚至更大的大型尼龍制品。鑄型尼龍產(chǎn)品被廣泛的用于各種機械儀器零件中，尤其在工程機械中作為耐磨減摩材料代替銅等及其合金，不僅可以節(jié)省大量的金屬材料，而且其耐磨性比銅好，使用壽命也比銅提升了l～4倍，和它相配合的軸磨損情況也極大程度得到提升。近年來，以MC尼龍加工制成的各類產(chǎn)品，相應取代了銅、不銹鋼材質(zhì)和巴氏合金等各類零部件。MC尼龍屬于工程塑料，而工程塑料(EngineeringPlastics)這個詞是杜邦公司在1956年推出聚甲醛(POM)時開始使用的[3、9、10]。它沒有特定的定義，但普遍認為在很多應用領域工程塑料是可以代替金屬，能在較長使用時間及較寬溫度范圍內(nèi)保持優(yōu)良性能，且能承受機械應力作用及作為結構材料使用的一類塑料[4]。MC尼龍作為工程塑料的一個特殊品種，它具有很多的優(yōu)點[5、11]：(1)機械性能良好。MC尼龍制品其特性機械強度大，抗沖擊，耐疲勞，韌度好。在其熔點(220℃)以下MC尼龍的結晶是成型的，其分子量大(高達7~10萬)，因此在機械強度方面比一般尼龍(分子量為1~3萬)產(chǎn)品大得多，尤其是其抗蠕變特性非常好，所以能長期支撐軸承的重負載。(2)具有耐磨性和自潤滑性。MC尼龍制品一般在輕負荷、低速度情況下使用時沒必要加潤滑劑。尼龍的磨損特點是在剛開始使用稍有磨損，以后就很少磨耗，和金屬材料不一樣，隨著使用時間的增加，磨損比例也增加。(3)噪音較低。鑄型尼龍的模量比金屬小的多，對振動衰減率要比鋼大幾十倍，具有吸音作用。因此，用鑄型尼龍制作車輪、齒輪時，噪音較小，能有效減弱機械嗓音。(4)質(zhì)量輕，鑄型尼龍的密度通常在1.15～1.16，僅是鋁合金(2.7)的2/5，鋼(7.8)的1/7，銅(8.9)的1/8。由于質(zhì)輕，在作為機械零件材料使用時可以減少零部件之間不必要的機械強度和動力，也可減小運動慣性，同時裝卸和檢修也非常方便。(5)電性質(zhì)。鑄型尼龍在電性能方面與普通尼龍非常相似，和其它工程塑料相比，也沒有特別的優(yōu)勢之處，尤其是吸水率的方面，所以在高級電氣制品的制作并不合適，然而正因為鑄型尼龍擁有吸水性的特點，因此很難帶靜電，這一因素在塑料中是屬于比較特殊的一類。(6)非粘附性。MC尼龍不輕易與其他材料物品粘接，可以作為提升槽斗用途，因此也存在不容易以找到合適粘結劑的缺點。(7)良好的回彈性。鑄型尼龍制品可以使彎曲曲面永久不發(fā)生變形，這樣就能保持強韌度以抵抗反復不斷沖擊負荷所產(chǎn)生的斷裂。這對于要承受高沖擊負荷制件是很有必要的?！?.1.3MC尼龍的聚合機理及聚合過程中的影響因素MC尼龍合成過程是屬于陰離子型的催化聚合反應，反應過程如下[6]：(1)己內(nèi)酰胺陰離子形成過程：在氫氧化鈉、金屬鈉等堿性催化劑作用下，己內(nèi)酰胺單體反應生成己內(nèi)酰胺鈉鹽，在堿性的反應體系里。解離出活性的己內(nèi)酰胺陰離子。圖1-1己內(nèi)酰胺陰離子形成(2)鏈增長過程：己內(nèi)酰胺陰離子與單體進一步發(fā)生開環(huán)親核加成反應，形成活性胺陰離子二聚體，活性胺陰離子二聚體快速與己內(nèi)酰胺單體發(fā)生質(zhì)子交換，結果又生成?；垠w，同時己內(nèi)酰胺陰離子再次生成。圖1-2己內(nèi)酰胺的聚合機理?；垠w帶酰亞胺結構，有非常強的親電性，成為鏈的引發(fā)中心。故陰離子活性是鏈增長反應速率的決定因素。(3)平衡反應與結晶過程：由于陰離子聚合反應是在聚合物熔點以下反應，聚合后期反應特征是分子量快速增加的同時伴隨著聚合物結晶和凝固現(xiàn)象。通常在反應中，為了使整個聚合反應可以低溫(120~150℃)下快速完成，直接以帶酰亞胺結構的化合物作為活化劑。同時，可以通過改變聚合單體、添加不同結構的助催化劑或催化劑種類、增強改性劑，在聚合的過程中形成不同結晶形態(tài)MC尼龍，從而得到具有不同性能MC尼龍材料。己內(nèi)酰胺陰離子聚合有兩個明顯特點[13]：一、活性中心是N-酰化了的環(huán)酰胺鍵；二、是單體陰離子加到活性鏈上面，而不是單體加到活性鏈上。引發(fā)劑濃度的決定著活性度和活化單體的濃度，故反應速率取決于堿的濃度大小。又因為質(zhì)子交換反應很快，增長速率與單體完全無關，只取決于活化單體的濃度。從反應機理可以看出，想要澆出合格尼龍產(chǎn)品，實驗時必須要控制好兩個重要因素：一是反應溫度，包括模具溫度和反應器中的原料的溫度；二是引發(fā)劑和催化劑的濃度。在實際生產(chǎn)過程中，必須根據(jù)所需產(chǎn)品結構的不同，制定出適合的澆鑄工藝和澆鑄方法。MC尼龍的制備是以己內(nèi)酰胺為原料，顆粒狀氫氧化鈉作為催化劑，經(jīng)真空泵脫水反應，生成陰離子，然后再加入助催化劑?；瘎瑵踩牒銣氐哪＞咧惺箍焖倬酆戏磻?；在多次實驗過程發(fā)現(xiàn)使用氫氧化鈉作為催化劑經(jīng)常會出現(xiàn)阻聚現(xiàn)象，影響MC尼龍的聚合程度以及MC尼龍板的制備，MC尼龍由于生產(chǎn)周期短，工藝簡單，成本較低在聚合及生產(chǎn)過程中存在一定問題。針對這些影響因素要注意一些關鍵技術問題。（1）阻聚問題真空度的影響。因為MC尼龍的反應是堿催化聚合反應，必須確保在無水的條件下才能進行反應，因此，脫水是否徹底，將決定著聚合反應是否能夠順利進行，如果水不能及時除去，反應方向會逆向進行。這就是反應過程不聚合或聚合不完全的原因。生產(chǎn)過程中出現(xiàn)不聚合現(xiàn)象的表現(xiàn)是聚合速度緩慢，局部不聚合或聚合不完全，還有就是完全不聚合，其主要原因前者是真空度不夠，后者原因為假真空。因此生產(chǎn)中必須要保證真空度足夠。本實驗過程中的真空度不能低于-0.098Mpa。原料己內(nèi)酰胺的純度的影響。實驗過程所用主要原料己內(nèi)酰胺含有一定雜質(zhì)，遇到空氣難免含有一些水分，而其中的水分對己內(nèi)酰胺的聚合影響尤其重要，表現(xiàn)為阻聚作用，因此，使用時必須要把其中水分除掉，故要對熔融的己內(nèi)酰胺進行抽真空處理，這樣可以除去水分。催化劑、助催化劑的影響。加入氫氧化鈉時會與己內(nèi)酰胺反應有水生產(chǎn)，而顆粒狀氫氧化鈉本身比較容易吸水，一旦反應器中的水不能及時完全除去，就會出現(xiàn)不聚合現(xiàn)象發(fā)生，因此需要在加入催化劑之后繼續(xù)抽真空處理，是水分得到完全除去。目前一些企業(yè)已改用新型甲醇鈉催化劑[7]，這樣可以有效避免了水的生成，實際生產(chǎn)效果比之前用氫氧化鈉作催化劑要好。脫水完全的標志。根據(jù)實驗過程中積累的經(jīng)驗，下述一些現(xiàn)象標志可作為脫水完全與否的相對判斷控制標準：反應器中存在水分時，“氣”泡是快速上升的小泡，無水分時，“氣”泡是相對緩慢的大泡；有水分時反應器中無碎瓷片碰撞聲，完全脫水后反應器中則有碎瓷片碰撞聲。（2）減磨耐磨問題聚酰胺的耐磨性雖然高于其他材料，但是其耐磨性還不能滿足實際工礦的需求。特別是在一些死角區(qū)出現(xiàn)耐磨性不好磨損率較大的情況。本實驗中對于減磨耐磨性的改善的方法是添加石墨石蠟處理。（3）氣孔問題。在尼龍澆鑄的時候，經(jīng)常出現(xiàn)或大或小的氣孔。氣孔的產(chǎn)生與溫度有一定的關系，當溫度過高時容易產(chǎn)生縮孔。為了減少阻聚，根據(jù)溫濕度的變化，本實驗磨具聚合溫度為155-160℃。在聚合的物料中容易出現(xiàn)混入易揮發(fā)或易分解物質(zhì)，澆鑄時產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生氣泡和氣孔[12]。§1.1.4MC尼龍納米材料對摩擦接觸表面的介紹由實驗制得的MC尼龍納米復合材料[8、14]，我們要通過磨損試驗機摩擦實驗對其耐磨情況的研究，實驗通過對摩擦過程中扭矩，接觸表面溫度，材料內(nèi)部溫度，室溫，濕度等數(shù)據(jù)的記錄來分析材料的耐磨情況。轉(zhuǎn)換成摩擦因素和磨損率可以直接明了觀察材料的耐磨性。該摩擦實驗中我們分別研究了合金環(huán)摩擦，鋼絲環(huán)摩擦，油潤滑摩擦。合金環(huán)摩擦：裁好尺寸為30*7*6規(guī)格的樣塊與配合磨損試驗機尺寸的合金環(huán)進行滾動摩擦。鋼絲環(huán)摩擦：裁好尺寸為30*7*6規(guī)格的樣塊與配合磨損試驗機尺寸的鋼絲環(huán)進行滾動摩擦，鋼絲環(huán)需要特殊加工，纏鋼絲等一些工藝。油潤滑摩擦：裁好尺寸為30*7*6規(guī)格的樣塊與配合磨損試驗機尺寸的鋼絲環(huán)進行滾動摩擦，然后用滴管加入潤滑油，間隔四分鐘滴一次，一次5~8滴?！?.2尼龍納米復合材料的研究背景、現(xiàn)狀及研究意義本課題中尼龍納米復合材料的填充物即為納米復合材料。納米材料作為新興的功能材料，因其特殊的效應和功能而具有廣闊的應用前景[15]。納米復合材料可以將無機材料的剛性穩(wěn)定性、易加工性、熱穩(wěn)定性、介電性、韌性完美的結合而且涉及到原子物理、膠體化學、反應動力學表面、界面等多種學科，在實際應用和理論研究中都有極大的研究價值。復合材料是指把兩種或者兩種以上物質(zhì)融合在一起，進行優(yōu)勢互補以得到最大的綜合性能。而納米復合材料是指分散相有一維小于100Nm的復合材料，由于納米分散相比表面大和較強的界面作用，納米復合材料通常表現(xiàn)出和一般宏觀復合材料不同的綜合性能[16]。因此具有許多優(yōu)點。例如阻隔性能，電學磁學性能。常用于制備仿生材醫(yī)學材料、高介電材料、耐磨擦磨損材料、敏感材料等。納米單元制備方法種類有很多，大體可分為化學方法、物理方法、物理化學方法。物理方法有物理氣相沉積法（PVD)、物理粉碎法，化學法為化學氣相沉積法(CAD)，物理化學方法通常用活性氫-熔融金屬法。制備方法中物理粉碎法利用超細磨制備納米粒子，利用物料與介質(zhì)間的碰撞與摩擦輔以大功率超聲波粉碎，達到物質(zhì)的微細化。此法較之簡便常用，本研究中所用石墨所用此法。隨著廣泛應用范圍的增加，當進行干摩擦時未經(jīng)改性的尼龍具有較高的摩擦系數(shù)，在潮濕環(huán)境下吸水能力強，使其力學性能也隨著降低,并存在尺寸穩(wěn)定性不好、低溫韌性較差、彈性模量較高等缺點[17]。近些年來，國內(nèi)外在增韌、減摩、抗靜電、增強等方面對MC尼龍性能的改進研究比較關注，通過在尼龍鑄件中添加增強劑以形成復合材料，其綜合性能遠超組成它的各單獨材料，因此也為尼龍復合材料的研究帶來了新的機遇。尼龍改性受關注度非常高，目前國內(nèi)外對尼龍復合材料的研究也非常多。對尼龍復合材料性能的改性研究，通常是在尼龍的聚合過程中加入填充物。在國外的研究中最成功的是日本豐田公司，其制備了PA/MMT納米復合材料并將其用于紡絲、薄膜包裝材料或制造汽車配件等。但是國內(nèi)外對于高分子納米復合材料的聚酰胺復合材料的研究很少，因此本研究課題就具有新穎性和獨創(chuàng)性，具備一定的研究價值[18、19]?！?.3摩擦學§1.3.1摩擦學概況摩擦學一詞派生自希臘字母“Tribes”，意思為“摩擦的科學”，是一個新型的詞匯，定義為：“研究作相對運動的相互作用表面及其有關的理論和實踐的一門科學技術。”[21]1966年2月，英國教育科研部潤滑工程工作組在一份報告中[22]指出，摩擦學一詞應當包括摩擦、潤滑和磨損等課題，應將過去各領域孤立、分散開展的摩擦、磨損、潤滑及其相關科學技術研究綜合為摩擦學。自此，摩擦學作為一門學科，在近現(xiàn)代的社會發(fā)展歷程中很快獲得了世人的公認。發(fā)展至今日，摩擦學已經(jīng)成為一門基于材料物理學、化學、數(shù)學科學及機械工程等學科基礎之上，并與醫(yī)學、建筑學等其他學科交叉滲透的新的研究科學?！?.3.2摩擦學基本特征摩擦力是每當一個物體沿另一個物體滑動時總會受到的運動阻力，若將兩物體相互壓緊，然后施加一個平行運動方向的切向力，那么引起滑動所需要的切向力就叫做“靜摩擦力”，維持滑動的切向力叫做“動摩擦力”，通常情況下，動摩擦力小于靜摩擦力。摩擦學兩大定律于1699年被提出[23]，第一定律表明，摩擦力與兩接觸體之間的表觀接觸面積無關，而第二定律表明，摩擦力與兩物體之間的法向載荷成正比。Coulomb于1785年提出了第三定律，即動摩擦力幾乎與滑動速度無關，但此定律的適用范圍比前兩定律小些。針對以上古典摩擦定律，一代代科研工作者進行了無數(shù)次的試驗對比驗證，對摩擦學的研究也終于是初窺門徑，創(chuàng)建了眾多適用于不同條件下的摩擦理論，如Bowden和Tabor提出的“粘著摩擦理論”[24]和“微凸體相互作用理論”等?！?.3.3摩擦磨損的影響因素 摩擦、磨損現(xiàn)象是一種常見現(xiàn)象，然而摩擦、磨損機理紛繁復雜，影響因素眾多，任何一項因素參數(shù)的變動都可能導致摩擦、磨損性能的急劇變化。材料的摩擦磨損性能是獨立于材料本身物性參數(shù)之外的一項特性指標，它不同于硬度、沖擊強度、吸水性等隸屬于材料的固有屬性，而是材料的固有性能與外界條件的綜合體現(xiàn)，兩者相互影響，若外界條件發(fā)生了變化，材料的摩擦與磨損性能也將隨之而改變[20、25]。第二章實驗部分§2.1實驗材料、試劑及實驗儀器§2.1.1實驗材料與試劑表2-1主要的實驗試劑及藥品原料名稱級別廠家己內(nèi)酰胺（顆粒）工業(yè)級岳陽石化膨脹石墨工業(yè)級青島海達固體石蠟工業(yè)級國藥集團化學試劑有限公司氫氧化鈉（顆粒）分析純純天津市大茂化學試劑廠二甲基硅油分析純純天津市風船化學試劑科技有限公司丙酮分析純煙臺市雙雙化工有限公司無水乙醇分析純天津市風船化學試劑科技有限公司§2.1.2主要實驗設備設備型號廠家超聲波清洗器KQ3200E型昆山市超聲儀器有限公司數(shù)顯精密增力電動攪拌器JJ1A型金壇市雙捷實驗儀器廠馬弗爐KSW-4D-11沈陽市節(jié)能電爐廠精密電子天平BT25S型深圳市科銘達實業(yè)有限公司恒溫烘箱CN2L-C3(R0型上海精密科學儀器有限司邵氏橡塑硬度計LX-D型萊州精益試驗儀器有限公司真空泵2XZ-4浙江黃巖真空泵廠數(shù)顯磁力攪拌器98-3型鄭州凱鵬實驗儀器有限公司光學生物顯微鏡FL-305A江西楓林光學儀器有限公司磨損試驗機M-2000宣化試驗機廠TES1384輸入溫度記錄器TES1384泰仕電子工業(yè)股份有限公司紅外測溫儀GM320廣州眾宇旺電子科技有限公司表2-2主要實驗設備§2.2納米復合材料的制備石蠟/膨脹石墨相變復合材料的制備（1）實驗材料的準備固體石蠟：取熔點為48~50℃的固體石蠟。膨脹石墨：膨脹石墨的制取是由鱗片石墨通過馬弗爐（700~800℃）加熱膨脹制取，具體是每次稱取0.3~0.5g鱗片石墨放在坩堝中，然后將坩堝放入事先預熱好的馬弗爐中，加熱時間30s左右取出，待膨脹石墨足夠多，將它倒入高速多功能粉碎機中粉碎時間為8min。粉碎好后取出倒入200目的篩中篩好，去篩籃下沉的石墨。（2）材料的制備準備好事先烘干的燒杯，將數(shù)顯恒溫電動攪拌水浴鍋中加水至70℃左右，稱取固體石蠟與膨脹石墨比例以2.5:1的配比，總質(zhì)量為12.5g（固體石蠟10g，膨脹石墨2.5g）放入干燥燒杯中，然后將燒杯放入事先加熱好的水浴鍋中，是固體石蠟熔化成液體，時間大概20min。待固體石蠟融化好，開啟數(shù)顯恒溫電動攪拌水浴鍋中的電動攪拌開關攪拌30min，然后取出并迅速用玻璃攪拌棒快速沿一個方向攪拌，目的是防止石墨下沉，使混合物分散不均勻。這樣石蠟/膨脹石墨相變復合材料就制備出來了。將復合材料用藥勺和玻璃棒搗碎取出放入物料袋備用?！?.3MC尼龍納米復合材料的制備本研究實驗尼龍納米復合材料制備過程中，相變復合儲熱材料填充的質(zhì)量分數(shù)分別為5%和10%，現(xiàn)以制備填充物為10%的固體石蠟（48~50℃）/膨脹石墨相變復合材料的尼龍納米復合材料為例詳述其實驗步驟：（1）模具的處理準備好扳手，擰轉(zhuǎn)螺絲將模具打開，用銅鏟把模具里面的附著物鏟干凈。然后用蘸有無水乙醇的脫脂棉把模具內(nèi)部表面擦拭干凈(一定要擦拭干凈，不然聚合物表面會凹凸不平的)，擦拭干凈后用,將模具在空氣中放置30min使表面殘留的無水乙醇揮發(fā)。最后在模具內(nèi)表面涂上一層二甲基硅油以便材料成型時脫模，將模具用螺絲擰緊（注意擰螺絲時先擰對角線的兩個，然后在擰另外對角線的兩個），放入烘箱，模具要放平且澆注口要朝外方便澆注，烘箱加熱至160℃，恒溫保溫。（2）藥品的稱量用電子天平稱量己內(nèi)酰胺90g，用分析天平稱量固體石蠟（48~50℃）/膨脹石墨相變復合材料5g。將它們依次加入烘干的三口燒瓶內(nèi)（注意往三口燒瓶內(nèi)加原料是小心慢點，防止原料往外掉）。（3）超聲儀器超聲分散將裝有原料的三口燒瓶進行超聲分散，首先調(diào)節(jié)好超聲器里面的水溫，使其加熱到70℃，然后找個鐵架臺，把三口燒瓶用鐵架臺加緊使其固定放入超聲器使水沒過三口燒瓶。最后開啟超聲鍵按鈕進行超聲處理60min（注意本實驗使用的超聲器是間隔20定時的）。超聲時要將三口燒瓶密封緊，防止水蒸氣進入燒瓶內(nèi)。（4）聚合打開油浴鍋開關，將油浴鍋加熱至140℃，將三口燒瓶（用干抹布把三口燒瓶底部水擦干凈）放入熱油浴鍋內(nèi)，將一塊磁子放入三口燒瓶內(nèi)，三口燒瓶兩邊的口用橡膠塞密封緊，另一口與抽真空裝置的冷凝管連接，各接口處都要涂上一層真空脂。旋開磁力攪拌器，轉(zhuǎn)至合適的轉(zhuǎn)速，打開真空泵（打開真空泵前要確保與空氣連接的活塞旋到開口處，關閉真空泵前也要先打開旋塞，真空泵注意定時維護，更換里面的機油），140℃油浴下抽真空并攪拌30min，抽真空期間三口燒瓶內(nèi)不斷有氣泡冒出，而且有碎瓶的響聲發(fā)出，打開旋塞，關閉真空泵。稱取0.35g氫氧化鈉（注意稱取氫氧化鈉是要快速，因為氫氧化鈉有強吸水性，很容易將空氣里的水帶入反應器內(nèi)，阻止聚合反應發(fā)生程度），加入到三口燒瓶內(nèi)，繼續(xù)抽真空攪拌，這時要密切注意反應裝置的變化，防止冷凝管接口處被賭塞（因為己內(nèi)酰胺的沸點很低，很容易升華附在冷凝管接口處）并在反應過程中用吹風機對著接口處吹，20min后打開旋塞關閉真空泵。（5）澆注反應完成后，用注射器抽取1ml?；瘎═DI），加入到三口燒瓶內(nèi)，停留在油浴鍋中強力攪拌30s，然后取出用毛巾擦干三口燒瓶底部的油，朝一個方向均勻搖動三口燒瓶約20s（要控制好搖動時間，因為己內(nèi)酰胺聚合時間快，時間如果控制不好的話，己內(nèi)酰胺將會在三口燒瓶內(nèi)聚合，使實驗失敗。），這是需要兩人配合澆注，另一人打開事先預熱好防止模具的烘箱，并安裝好澆注漏斗，通過漏斗澆注到模具內(nèi)，使其聚合。烘箱160℃下保溫兩小時。（6）脫模兩小時到，關閉烘箱開關停止加熱使其自然冷卻，待冷卻好后將模具取出，準備好卸模具的工具卸模具，取出尼龍納米復合材料后（放入樣品袋，貼上標簽備用），用酒精銅鏟仔細清洗模具，待模具清洗干凈后均勻涂上一層二甲基硅油后裝好備用。放入樣品袋，貼上標簽，備用?！?.4性能測試（1）樣品的處理將上述實驗制備好的各比例樣品用鋸子裁成尺寸為30*7*6的規(guī)格，裁好后用粗細砂紙進行表面打磨，表面打磨的方法是先在粗砂紙下面墊一塊玻璃板（確保其接觸表面光滑，使實驗數(shù)據(jù)準確），樣塊打磨是按照8字形狀打磨，然后在細砂紙上打磨，同樣在其下面也要墊玻璃板。打磨完成后放入標簽帶封好口，待測。（2）摩擦性能的測試實驗選用宣化試驗機廠生產(chǎn)的MM-200型摩擦磨損試驗機，該型號試驗機加載量程為0~200公斤，分上下兩個試樣軸，下試樣軸轉(zhuǎn)速分別為200rpm和400rpm,上試樣軸轉(zhuǎn)速分別為180rpm和360rpm，將摩擦試樣A和摩擦配副B分別固定于上下試樣軸，通過調(diào)節(jié)上下試樣軸的轉(zhuǎn)速，可進行各種金屬，非金屬材料的滑動、滾動、滑動滾動復合摩擦，間歇摩擦等多種形式摩擦試驗。將打磨完好的樣品通過磨損試驗機測試其扭矩，用紅外測溫儀測試鋼環(huán)與樣品接觸面的溫度，用熱電偶記錄樣塊內(nèi)部溫度，每2min記一下數(shù)據(jù)。本實驗研究的是尼龍納米復合材料的環(huán)境性能適應差異，進行磨損試驗時，我們使用了三類接觸表面不同的環(huán)分別是：合金環(huán)、鋼絲環(huán)，鋼絲滴油潤滑環(huán)。環(huán)的類型載荷線速度磨損時間合金鋼環(huán)（半徑20mm）20kg0.86m/s30min合金鋼環(huán)(半徑25mm）20kg1.04m/s30min鋼絲環(huán)（半徑20mm）20kg0.43m/s20min鋼絲環(huán)（半徑20mm）20kg0.86m/s20min鋼絲環(huán)（半徑31mm）20kg0.65m/s20min鋼絲環(huán)（半徑31mm）20kg1.3m/s20min滴油環(huán)（半徑20mm）20kg0.43m/s20min滴油環(huán)（半徑20mm）20kg0.86m/s20min滴油環(huán)（半徑31mm）20kg0.65m/s20min滴油環(huán)（半徑31mm）20kg1.3m/s20min測試好的扭矩然后通過μ=F/(R×N)式中F—扭矩，kg/cm；R—鋼環(huán)半徑，cm；N—載荷，kg；計算摩擦系數(shù)（摩擦系數(shù)取值為摩擦階段內(nèi)穩(wěn)定的平均值）并作圖。實驗測試完的樣塊用游標卡尺測量其磨痕寬度，記錄數(shù)據(jù)并做柱狀圖。最后將測得的數(shù)據(jù)與純尼龍樣品作對比，結合溫度變化情況分析其摩擦學性能。第三章結果與討論§尼龍納米復合材料摩擦性能的分析（1）GCr15鋼環(huán)摩擦圖3-1填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料摩擦系數(shù)大小的影響上述圖3-1中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料摩擦系數(shù)隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與GCr15材質(zhì)的合金鋼環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.86m/s純尼龍、0.86m/s5%石墨石蠟、0.86m/s10%石墨石蠟和線速度為1.04m/s純尼龍、1.04m/s5%石墨石蠟、1.04m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，摩擦因數(shù)呈現(xiàn)兩大類情況變化趨勢到最后都穩(wěn)定不變。0.86m/s純尼龍、0.86m/s5%石墨石蠟和1.04m/s5%石墨石蠟三者摩擦因數(shù)隨摩擦時間的增加先增加后減小最后趨于穩(wěn)定。0.86m/s10%石墨石蠟、1.04m/s純尼龍1.04m/s10%石墨石蠟三者摩擦因數(shù)隨摩擦進行時間的增加而逐漸增大最后趨于穩(wěn)定。從上述圖中我們可以觀察到當環(huán)的線速度不變時，無論線速度為0.86m/s還是1.04m/s時，添加了相變納米材料的樣塊摩擦因數(shù)最后趨于穩(wěn)定值比純尼龍要小，說明相變納米材料的添加對MC尼龍具有明顯的減摩作用。同樣我們從圖從也可以觀察出環(huán)的線速度對尼龍納米復合材料的影響，無論是對于5%石墨石蠟還是10%石墨石蠟線速度的改變都會影響摩擦因數(shù)的穩(wěn)定值，當環(huán)的線速度從1.04m/s下降到0.86m/s時，尼龍、5%石墨石蠟和10%石墨石蠟三者的摩擦因數(shù)下降值約20%~25%。因此我們得出如下結論，線速度越小，尼龍納米復合材料摩擦因數(shù)的穩(wěn)定值就越小。圖3-2填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料磨痕寬度大小的影響上述圖3-2中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料磨痕寬度隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與GCr15材質(zhì)的合金鋼環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.86m/s純尼龍、0.86m/s5%石墨石蠟、0.86m/s10%石墨石蠟和線速度為1.04m/s純尼龍、1.04m/s5%石墨石蠟、1.04m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，添加石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍有所下降，當環(huán)的線速度為0.86m/s時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟的磨痕寬度較純尼龍下降了約20%~25%。而當環(huán)的線速度為1.04m/s時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟的磨痕寬度較純尼龍下降了約兩倍，可以看出當環(huán)的線速度下降時，添加了石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍有很大程度的提高。（2）1.2mm纏鋼絲環(huán)摩擦圖3-3填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料摩擦系數(shù)大小的影響上述圖3-3中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料摩擦系數(shù)隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與45號鋼材質(zhì)的1.2mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.43m/s純尼龍、0.43m/s5%石墨石蠟、0.43m/s10%石墨石蠟和線速度為0.86m/s純尼龍、0.86m/s5%石墨石蠟、0.86m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，摩擦因數(shù)呈現(xiàn)兩大類情況變化趨勢到最后都穩(wěn)定不變。0.43m/s純尼龍、0.86m/s純尼龍和0.43m/s5%石墨石蠟三者摩擦因數(shù)隨摩擦時間的增加先減小后緩慢增大最后趨于穩(wěn)定。0.86m/s5%石墨石蠟、0.43m/s10%石墨石蠟和0.86m/s10%石墨石蠟三者摩擦因數(shù)隨摩擦進行時間的增加而逐漸減小最后趨于穩(wěn)定。從上述圖中我們可以觀察到當環(huán)的線速度不變時，無論線速度為0.43m/s還是0.86m/s時，添加了相變納米材料的樣塊摩擦因數(shù)最后趨于穩(wěn)定值比純尼龍要小，說明相變納米材料的添加對MC尼龍的摩擦性能有明顯提高。同樣我們從圖從也可以觀察出環(huán)的線速度對尼龍納米復合材料的影響，無論是對于5%石墨石蠟還是10%石墨石蠟環(huán)線速度的改變都會影響摩擦因數(shù)的穩(wěn)定值，線速度越小，尼龍納米復合材料摩擦因數(shù)的穩(wěn)定越小。對于纏鋼絲環(huán)而言，當環(huán)的線速度從0.86m/s下降到0.43m/s情況時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟摩擦因素的下降值比純尼龍大很多，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟摩擦因素的下降值約為40%~50%，純尼龍變化量不大，因此我們得出如下結論，鋼絲環(huán)摩擦時，當鋼絲環(huán)的線速度下降時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟所表現(xiàn)出來的摩擦因數(shù)下降值比純尼龍要明顯多，純尼龍依然維持在一個大的值。圖3-4填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料磨痕寬度大小的影響上述圖3-4中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料磨痕寬度隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與45號鋼材質(zhì)的1.2mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.43m/s純尼龍、0.43m/s5%石墨石蠟、0.43m/s10%石墨石蠟和線速度為0.86m/s純尼龍、0.86m/s5%石墨石蠟、0.86m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，添加石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍有所下降，但下降的不明顯。當環(huán)的線速度為0.86m/s時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟的磨痕寬度較純尼龍下降了約10%。而當環(huán)的線速度為0.43m/s時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟的磨痕寬度較純尼龍下降了也差不多10%，可以看出當環(huán)的線速度下降時，添加了石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍減少的不明顯。（3）1.6mm纏鋼絲環(huán)摩擦圖3-5填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料摩擦系數(shù)大小的影響上述圖3-5中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料摩擦系數(shù)隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與45號鋼材質(zhì)的1.6mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.65m/s純尼龍、0.65m/s5%石墨石蠟、0.65m/s10%石墨石蠟和線速度為1.3m/s純尼龍、1.3m/s5%石墨石蠟、1.3m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，摩擦因數(shù)呈現(xiàn)兩大類情況變化趨勢到最后都穩(wěn)定不變。0.65m/s純尼龍、1.3m/s純尼龍、0.65m/s5%石墨石蠟1.3m/s5%石墨石蠟1.3m/s10%石墨石蠟五者摩擦因數(shù)隨摩擦時間的增加先減小后緩慢增大最后趨于穩(wěn)定。0.65m/s10%石墨石蠟摩擦因數(shù)隨摩擦進行時間的增加而逐漸減小最后趨于穩(wěn)定。從上述圖中我們可以觀察到當環(huán)的線速度不變時，無論線速度為0.65m/s還是1.3m/s時，添加了相變納米材料的樣塊摩擦因數(shù)最后趨于穩(wěn)定值比純尼龍要小，說明相變納米材料的添加對MC尼龍的摩擦性能有明顯提高。同樣我們從圖中也可以觀察出環(huán)的線速度對尼龍納米復合材料的影響，無論是對于5%石墨石蠟還是10%石墨石蠟環(huán)線速度的改變都會影響摩擦因數(shù)的穩(wěn)定值，線速度越小，尼龍納米復合材料摩擦因數(shù)的穩(wěn)定值越小。對于纏鋼絲環(huán)而言，當環(huán)的線速度從1.3m/s下降到0.65m/s情況時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟摩擦因素的下降值比純尼龍大很多，5%石墨石蠟摩擦因素的下降值約2倍，10%石墨石蠟摩擦因素的下降值約為40%，純尼龍變化量不大，因此我們可以得出如下結論，鋼絲環(huán)摩擦時，當鋼絲環(huán)的線速度下降時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟所表現(xiàn)出來的摩擦因數(shù)下降值比純尼龍要明顯多，純尼龍依然維持在一個大的值。圖3-6填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料磨痕寬度大小的影響上述圖3-6中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料磨痕寬度隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與45號鋼材質(zhì)的1.6mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.65m/s純尼龍、0.65m/s5%石墨石蠟、0.65m/s10%石墨石蠟和線速度為1.3m/s純尼龍、1.3m/s5%石墨石蠟、1.3m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，添加石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍有所下降。當環(huán)的線速度為0.65m/s時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟的磨痕寬度較純尼龍下降了約10%。而當環(huán)的線速度為1.3m/s時，5%石墨石蠟和10%石墨石蠟的磨痕寬度較純尼龍下降了約20%，可以看出當環(huán)的線速度下降時，添加了石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍減少的不明顯。（4）1.2mm油潤滑鋼絲環(huán)摩擦圖3-7填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料摩擦系數(shù)大小的影響上述圖3-7中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料摩擦系數(shù)隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與油潤滑45號鋼材質(zhì)的1.2mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.43m/s純尼龍、0.43m/s5%石墨石蠟、0.43m/s10%石墨石蠟和線速度為0.86m/s純尼龍、0.86m/s5%石墨石蠟、0.86m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，摩擦因數(shù)變化趨勢都是隨時間增加先減小后都穩(wěn)定。從上述圖中我們可以觀察到當環(huán)的線速度不變時，無論線速度為0.43m/s還是0.86m/s時，添加了相變納米材料的樣塊摩擦因數(shù)最后趨于穩(wěn)定值和純尼龍相比變化不大，說明相變納米材料的添加對MC尼龍在油潤滑情況下的摩擦性能沒有明顯提高。同樣我們從圖從也可以觀察出環(huán)的線速度對尼龍納米復合材料的影響，無論是對于5%石墨石蠟還是10%石墨石蠟環(huán)線速度的改變都會影響摩擦因數(shù)的穩(wěn)定值，線速度越小，尼龍納米復合材料摩擦因數(shù)的穩(wěn)定越小。對于油潤滑纏鋼絲環(huán)而言，當環(huán)的線速度從0.86m/s下降到0.43m/s情況時，純尼龍、5%石墨石蠟和10%石墨石蠟摩擦因素的下降值為10%左右，比鋼絲環(huán)要小。說明油潤滑摩擦可以減弱線速度變化帶來的影響。圖3-8填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料磨痕寬度大小的影響上述圖3-8中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料磨痕寬度隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與45號鋼材質(zhì)的1.2mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.43m/s純尼龍、0.43m/s5%石墨石蠟、0.43m/s10%石墨石蠟和線速度為0.86m/s純尼龍、0.86m/s5%石墨石蠟、0.86m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，添加石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍有所下降，但下降的不明顯。當環(huán)的線速度由0.86m/s變化到0.43m/s時，磨痕寬度減小的不明顯，由此可以得出當進行油潤滑摩擦時，環(huán)的線速度改變對尼龍納米復合材料的磨痕寬度沒有明顯效果。（5）1.6mm油潤滑鋼絲環(huán)摩擦圖3-9填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料摩擦系數(shù)大小的影響上述圖3-9中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料摩擦系數(shù)隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與油潤滑45號鋼材質(zhì)的1.6mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.65m/s純尼龍、0.65m/s5%石墨石蠟、0.65m/s10%石墨石蠟和線速度為1.3m/s純尼龍、1.3m/s5%石墨石蠟、1.3m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，摩擦因數(shù)變化趨勢都是隨時間增加先減小后都穩(wěn)定。從上述圖中我們可以觀察到當環(huán)的線速度不變時，無論線速度為0.65m/s還是1.3m/s時，添加了相變納米材料的樣塊摩擦因數(shù)最后趨于穩(wěn)定值和純尼龍相比變化不大，說明相變納米材料的添加對MC尼龍在油潤滑情況下的摩擦性能沒有明顯提高。同樣我們從圖從也可以觀察出環(huán)的線速度對尼龍納米復合材料的影響，無論是對于5%石墨石蠟還是10%石墨石蠟環(huán)線速度的改變都會影響摩擦因數(shù)的穩(wěn)定值，線速度越小，尼龍納米復合材料摩擦因數(shù)的穩(wěn)定越小。對于油潤滑纏鋼絲環(huán)而言，當環(huán)的線速度從0.86m/s下降到0.43m/s情況時，純尼龍、5%石墨石蠟和10%石墨石蠟摩擦因素的下降值為10%左右，比鋼絲環(huán)要小。說明油潤滑摩擦可以減弱線速度變化帶來的影響。圖3-10填料添加量和環(huán)線速度改變對尼龍復合材料磨痕寬度大小的影響上述圖3-10中為高速干摩擦試驗條件下不同比例含量石蠟/膨脹石墨添加和環(huán)的線速度改變量對復合材料磨痕寬度隨時間的變化趨勢的比較。圖中六個樣塊都是在材料受到200N載荷與油潤滑45號鋼材質(zhì)的1.6mm鋼絲環(huán)配副的情況下進行干摩擦試驗。它們分別是線速度為0.65m/s純尼龍、0.65m/s5%石墨石蠟、0.65m/s10%石墨石蠟和線速度為1.3m/s純尼龍、1.3m/s5%石墨石蠟、1.3m/s10%石墨石蠟摩擦條件的樣塊。從上述圖中我們可以看出，添加石蠟/膨脹石墨相變復合納米材料的磨痕寬度相比純尼龍有所下降，但下降的不明顯。當環(huán)的線速度由1.3m/s下降到0.65m/s時，磨痕寬度減小的不明顯，由此可以得出當進行油潤滑摩擦時，環(huán)的線速度改變對尼龍納米復合材料的磨痕寬度沒有明顯效果。(6)磨損形貌（a）純尼龍（b）5%石墨石蠟（c）10%石墨石蠟圖3-11尼龍納米復合材料在電子生物顯微鏡下的磨損形貌圖圖3-11為不同石墨石蠟填充的尼龍納米復合材料的在光學顯微鏡下的磨損形貌。照片（a）為純尼龍的磨損形貌，可以看到表面有黑色的焦熔點，由于高速摩擦下溫度較快集聚易引起材料形變，純尼龍由于耐磨性沒有那么好，在磨痕處形成焦熔的尼龍碎屑，由于高溫粘在磨痕處形成粘著磨損。從照片（b）和照片（c）來看磨痕較淺，磨痕表面較為光滑，犁切產(chǎn)生的道狀劃痕較輕微，同時照片（b）和照片（c）磨痕處出現(xiàn)磨屑的粘連較照片（a）粘連較少，說明添加石墨石蠟復合材料使抗磨性增加。這是因為添加石墨石蠟后，石墨石蠟一方面使強度和剪切強度得以提高，在載荷作用下，與金屬表面接觸時，填充物阻礙了金屬凸峰的作用，同時聚酰胺受到填充物的牽連不易解脫；另一方面石墨石蠟是良好的潤滑劑，石墨可吸附在磨面上形成轉(zhuǎn)移膜，減少磨損。第四章§結論實驗結果表明，尼龍納米復合材料制備的過程中，加入石蠟/膨脹石墨納米復合材料，能夠明顯的改善MC尼龍材料的摩擦學性能。通過不同線速度下對尼龍納米復合材料環(huán)境摩擦性能測試，從實驗所得數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)無論是在干磨狀態(tài)下還是在滴油狀況下，尼龍納米復合材料摩擦系數(shù)都隨著環(huán)線速度的增加而增大，磨痕寬度隨著環(huán)的線速度的增加也增大。當環(huán)線速度增大時，尼龍納米復合材料的耐磨抗磨性相比純尼龍材料有明顯的改善，磨損程度提高了50%，摩擦因數(shù)提高了75%。在干磨和油潤滑摩擦實驗數(shù)據(jù)比較中，干磨時的磨損寬度比油潤滑情況下的磨損率要高，干磨時其摩擦系數(shù)和磨損率都比油潤滑摩擦要高，因此油潤滑下摩擦可以改善尼龍納米復合材料的抗磨性能。另外，實驗過程中可能存在影響實驗數(shù)據(jù)準確性的因素有：（1）相變復合材料與己內(nèi)酰胺混合的不夠均勻，導致制備的尼龍納米復合材料中納米材料分散的不均勻，一定程度上影響了材料的摩擦學性能。（2）磨損試驗過程中，尤其是鋼絲環(huán)摩擦時不能每次保證鋼絲是新纏繞上去的，這對摩擦實驗數(shù)據(jù)的準確性存在一定影響。參考文獻[1]Suck-ChoonKang，Dae-wonchung.Thesynthesisandfrictionalpropertiesoflubricant-impregnatedcastnylons[J].wear,2000,239,244-250[2]王有槐，王新華，朱培．鑄型尼龍實用技術[M]．北京：中國石化出版社，1994：l-200[3](日)福本修編，施祖培譯.聚酰胺樹脂手冊[M].第一版．北京：中國石化出版社，1994[4]樊新民，車劍飛．工程塑料及其應用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2006[5]楊柳青．沸石分子篩改性尼龍的研究[D]．山西：太原理工大學，2004[6]R.S.戴夫，A.c.盧斯編著，方征平，沈烈譯.高分子復合材料加工工程.北京：化學工業(yè)出版社,2004,8-9[7]孫向東，田桂芝，張建中.甲醇鈉催化制取MC尼龍.工程塑料應用,2002,(12),24-26[8]孫向東，孫旭東，張慧波．MC尼龍改性研究進展[J]．工程塑料應用，2003，31(2),59-61[9]黃銳.塑料工程手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.[10]何春霞。幾種工程塑料摩擦磨損性能的分析與比較[J]．工程塑料應用，1997，25(6)：42—44．[11]金國珍．工程塑料[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2002[12]王有槐，王新華，朱培．鑄型尼龍實用技術【M】．北京：中國石化出版社，1994：l-200[13]劉維城，邵佳敏，陳建定，等．陰離子聚合高粘度尼龍的研究進展【J】。工程塑料應用，2002，30(4)：56·58[14]張吉林．MC尼龍改性研究進展【J】．工程塑料應用，1998，26(1)：28．30[15]張立德，牟季美．納米材料和納米結構，北京：科學出版社，2002：2-5[16]徐國財，張立德．納米復合材料，化學工業(yè)出版社，2003：2-5[17]柯?lián)P船等.聚合物—無機納米復合材料[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.[18]李湘湘,李文娟,李篤信.聚酰胺摩擦學研究.潤滑與密封，2010.12,35（12）,107-113[19]孫瑞敏，趙輝，周永恒.聚酰胺亞胺復合涂層的制備及摩擦磨損性的研究.涂料工程,2014，44（7）,1-12[20]趙源.摩擦、磨損講義[M].武漢:武漢材料保護研究所,2005.[21]溫詩鑄,黃平.摩擦學原理[M].北京:清華大學出版社,2002.[22]H.

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