PEEK纳米复合材料 纳米粒子具有小尺寸效应
来源：peek板材供应商-恒鑫实业 作者：PEEK板材加工
PEEK纳米复合材料 纳米粒子具有小尺寸效应、化学活性、与聚合物界面强相互作用等性能,在低填充量下,比普通粒子具有更优的摩擦学改性作用。
制备了PEEK/Si3N4纳米复合材料,研究了磨痕及转移膜的微观特性。发现在摩擦过程中一部分Si3N4被氧化为SiO2,改善了转移膜的特征,形成连续致密的转移膜,降低了PEEK的摩擦系数和磨损率,而另一部分Si3N4则嵌入PEEK表面,使PEEK表面变成粒子增强型材料。纳米SiC也能显著改善PEEK在干摩擦下的摩擦学性能,其磨损机制主要是轻微的粘着转移和疲劳磨损。
随着纳米SiC含量的增加,摩擦系数不断降低,而比磨损率在体积含量为1%~4%时较低。用纳米SiC和石墨共同填充PEEK复合材料,当石墨体积含量低于3.0%,纳米SiC和石墨有协同效应,使复合材料的摩擦磨损性能进一步得到改善。WangQihua等还研究了直径分别为10nm和86nm的纳米ZrO2填充PEEK的摩擦磨损性能,发现粒径10nm的ZrO2能显著改善PEEK复合材料的摩擦学性能,比磨损率较纯PEEK降低约一半,在对偶钢环上形成一层连续的与底材紧密粘着的薄转移膜而呈轻微的粘着磨损和疲劳磨损,而粒径86nm的ZrO则导致严重的磨料磨损和粘着磨损。
用粒径小于40nm的Al2O3、TiO2和PTFE复合填充PEEK,研究表明填充6%~7%的纳米Al2O3可明显改善PEEK/10%PTFE复合材料的摩擦磨损性能,当纳米Al2O3含量高于10%时,PEEK/PTFE/Al2O3复合材料的塑性变形和粘着剥落加剧。
当纳米填料的质量分数相同时,含纳米TiO2的复合材料的磨损表面塑性变形轻微,摩擦磨损性能明显优于含纳米Al2O3的复合材料。
平均直径150nm的碳纳米管填充PEEK对马氏体轴承钢和奥氏体不锈钢的磨损性能,结果表明碳纳米管显著减少了PEEK的磨损,碳纳米管充当了固体润滑剂,而且碳纳米管和钢之间几乎不发生摩擦化学反应,其小尺寸效应导致碳纳米管填充PEEK对对偶件影响很小。
