超低摩擦系数的含油聚合物/钢摩擦系统文献综述

 2021-09-25 01:05:36

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文 献 综 述1.1 课题背景及工作基础聚合物基复合材料（PMC），如聚醚醚酮（PEEK）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚酰亚胺（PI）等，由于具有耐磨、耐腐蚀、低噪音、质量轻等众多优点而被广泛用在动密封元件中[1]。

然而，PMC摩擦系数偏大，高速、高压条件下容易使摩擦面产生大量的热量，导致摩擦面温度急剧升高并超过材料允许的使用温度，使得材料失效[2-3]。

使用过程中常通过加入少量润滑油来降低PMC的摩擦系数，例如在无油润滑压缩机实际运行中，常在PEEK活塞环摩擦界面滴加少量的润滑油，从而大幅提高活塞环工作寿命。

Sinha[4]采用MAC润滑剂在PEEK表面形成超薄液膜，使得摩擦系数由干磨擦条件下的0.35降低至0.08~0.1。

针对PMC动密封材料，选择正确的润滑剂及润滑方式是实现其在高速高压条件下稳定运行的关键。

众所周知，润滑剂的润滑效果与其在材料表面的润湿性及吸附强度有很大关系。

在PMC的润滑剂研究方面，Cohen研究了不同润滑剂在尼龙及聚乙烯表面的润湿性与润滑性能，发现润滑剂在固体表面有效的润湿有助于形成边界润滑进而更有利于降低摩擦系数[5]，Cohen指出PEEK的低表面能是润滑剂在其表面难以形成强吸附的主要原因[6]，润滑剂的吸附强度主要取决于润滑剂与固体的机械耦合作用及表面原子或分子间的作用能力[7-8]，Cohen通过对PEEK表面进行等离子处理或者增加PEEK表面粗糙度均增强了润滑剂在其表面的润湿性及吸附强度[9-11]。

在固液界面行为研究方面，An等[12]利用AFM研究[Bmim][PF6]离子液体在氧化钛膜表面的润湿行为及对氧化钛膜的润滑效果时发现，[Bmim][PF6]在介孔氧化钛表面有更强的粘附力（40nN），接触角只有5，而在致密氧化钛表面的粘附力只有4 nN，接触角为40，虽然介孔氧化钛膜表面粗糙粗大于致密氧化钛，但[Bmim][PF6]/介孔氧化钛膜的摩擦系数却低于[Bmim][PF6]/致密氧化钛膜。

1.2 聚合物基复合材料高分子聚合物是以高分子化合物为主要组分的有机材料。

高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量一般在5000以上，有的甚至高达几百万。

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