表面改性硅灰石纤维填充PTFE复合材料的摩擦学性能
FE复合材料的81%：细小尺寸WF填充FTFE复合材料的磨损面较为平整，存在轻微黏着磨损，其对偶面转移膜平整光滑、结构致密：而CF/PTFE复合材料磨损面存在许多裸露和碎断的CF，犁削和磨粒磨损是主要的磨损形式。
聚四氟乙烯( PTFE)是一种含氟塑料，由于其具有优异的化学稳定性、耐高低温、极低的摩擦因数及自润滑等性能，在摩擦学领域一直是研究的热点田。但是纯PTFE存在耐磨性差、蠕变明Xian的缺点，限制了其更宽范围的应用脚。为了提高PTFE的综合性能，需对其进行改性，而采用各种纤维、颗粒、纳Mi粒子对PTFE进行增强、耐磨改性的研究已经比较多。
硅灰石是一种含钙的偏硅酸盐类矿物，因其具有无Du、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定性良好、力学性能及电性能优良且廉价易得等优点，广泛用作高聚物基复合材料的增强填料陆-。天然针状硅灰石由于具有较高的长径比，可明Xian改善基体的机械和摩擦学性能，因而广泛用于聚合物的增殛改性圃。然而，目前关于硅灰石填充PTFE复合材料(简称WF/PT-FE)摩擦学性能的研究报道很少嘲。
本文作者研究了WF的含量、尺寸对PTFE复合材料摩擦学性能的影响，并与经典的炭纤维(CF)填充PTFE复合材料的耐磨性能进行对比。目的是为硅灰石在PTFE增强改性中的应用提供实验依据，为高性能低成本减摩耐磨PTFE复合材料的制备和应用提供参考。am），美国杜邦公司生产：硅灰石(80、200、325及600目)，江西新余硅灰石实业有限公司生产：硅烷偶联剂KH - 550，南京曙光化工厂生产。
为改善硅灰石填料在聚合物中的分散效Guo，填料经过硅烷偶联剂KH-550表面处理，方法同文献[10]。根据需要称取不同含量的处理后的硅灰石加入PTFE粉末中，机械搅拌混合均匀，经冷压烧结(380℃，保温2h)成型。加工后的样品(外径26mm.内径22 mm)和对偶面在实验前用900砂纸打磨到粗糙度Ra=0.15一0.3Wni，用丙同清洗后干燥
备用。
1.2性能测试与评价
采用MPX．2000型磨损试验机，在室温下考察WF/PTFE复合材料的摩擦磨损性能。实验采用双环端面接触方式。实验条件为：载荷100、200、300 N,滑动速度1.4 m/s，实验周期2h。磨损量用精度为0.1 mg电子天平称量，磨损率的计算同文献[11]：
摩擦因数取稳定期的平均值。所有实验结果均取3次实验的平均值。利用日本FEI公司生产的QUANTA-200型扫描电子显微镜分析磨损表面形貌。
2结果与讨论
2.1 WF含量对复合材料摩擦磨损性能的影响
图l，2分别给出了不同载荷下改性硅灰石(325曰)含量对WF/PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响。从图1可以看出，较低载荷(100 N)下，摩擦因数随WF含量增加变化幅度较大：较高载荷(200和300 N)下，摩擦因数随WF含量变化的幅度不大，总体稳定在较低值：随着载荷增大WF/PTFE复合材料的摩擦因数明Xian降Di。
在较宽范围内震荡，摩擦学性能不稳定：较低载荷(100 N)下，3% WF填充PTFE复合材料具有Zui低的磨损率：而较高载荷（200和300 N）下，10% WF填充PTFE复合材料的耐磨性能Zui佳。从图2中可看出，200 N载荷下，10% WF填充PTFE复合材料的磨
损率为1. 58 x10-9 crn3，(N．m)，相比纯PTFE的磨损率286.5×10。9 cm3，(N．m)，提高了l81.3倍。
图2不同载荷下硅灰石含量与磨损量的关系Fig 2 Effect of WF conLent on the wear rate ofWF/PrFE composite under different loads
2.2 WF尺寸对复合材料摩擦磨损性能的影响 表1给出载荷200 N下，不同目数的10% WF填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能。可以看出325目和600目的硅灰石，相比80目和200目的硅灰石填充改性PTFE复合材料的耐磨性提高得很明Xian，其中600目WF/PTFE复合材料磨损率Zui低：此外，尺寸较细的WF改性填充的PTFE的摩擦因数也相对比较低。因此，用尺寸较细的WF改性填充PTFE，复合材料耐磨性提高明Xian。
2.3 WF/PTFE复合材料的摩擦磨损性能 以上研究表明，较高载荷下，10% WF填充PT-FE复合材料的耐磨性能Zui佳：325目的硅灰石填充改性PTFE复合材料的耐磨性提高得很明Xian。因此，作者考察了10%的硅灰石(325目)填充PTFE复合材料在不同载荷下的摩擦因数及磨损量，并与10%CF填充IrfFE复合材料的性能进行了比较，结果如
图3所示。可以看出，各载荷下硅灰石填充PTFE复合材料具有比相同含量CF填充PTFE复合材料更低的摩擦因数和磨损量，表现出更好的减摩和耐磨性，尤其是低载荷时效Guo更为明Xian。在载荷为200 N时，10% WF／PTFE复合材料具有Zui好的耐磨性，其磨损率只有相同含量CF/PTFE复合材料的81%：在载荷为100 N时，WF/PTFE复合材料的磨损率只有CF，PTFE复合材料的22. 7%，耐磨性高出4.4倍。
2.4摩擦磨损机制分析
图4，5分别是为10% WF/PTFE、10% CF/PTFE复合材料在200 N载荷下磨损面的SEM图片。由图4可看出，600霹硅灰石填充PTFE复合材料的磨损面较平整，存在轻微黏着磨损，这可能是由于较细(600目)的硅灰石纤维与基体之间形成了较强的界面作用，从而降Di了磨损率。由图5可看出，磨损面有许多裸露和碎断的CF，同时磨损面上存在较多微观裂纹，犁削和磨粒磨损是主要的磨损形式。
貌，可起到微区增强、显微耐磨作用。同时由于粒径较小，可以有效降Di对偶面和磨损面的表面粗糙度，有利于转移膜的形成。而平整均一的转移膜对提高聚合物耐磨性具有重要的作用‘阁。而CF/PTFE复合材料的对摩面上存在明Xian的犁沟和划痕，结构粗糙，未见转移膜生成，这可能是CF增强PTFE复合材料磨损率偏高的主要原因。
3结论
(1)在较高载荷(200和300 N)下，复合材料摩擦因数随WF含量变化的幅度不大，摩擦因数稳定在较低值，在较低载荷(100 N)下，摩擦因数随WF含量增加变化幅度较大。
(2)硅灰石填充PTFE复合材料的摩擦因数随着载荷增大明Xian降Di。细小尺寸WF填充PTFE复合材料的耐磨性能较好。
(3)硅灰石填充PTFE复合材料具有比相同含量CF填充PTFE复合材料更低的摩擦因数和磨损量，表现出更好的减摩和耐磨性，尤其是低载荷时效Guo更为明Xian。
(4) 600目WF填充PTFE复合材料的磨损面比较平整，对偶面转移膜平整光滑，结构致密，轻微的黏着磨损是其主要的磨损形式：而CF/PTFE复合材料磨损面存在许多裸露和碎断的CF，犁削和磨粒磨损是主要的磨损形式。
