不同硬质增强填料对PTFE性能的影响

摘要

分别以体积分数均为25%的碳纤维(CF)、硅灰石纤维(WF)、聚酰亚胺(PI)、聚苯酯(POB)、铜粉(Cu)5种硬质填料对聚四氟乙烯(PTFE)进行改性,对比研究了不同填料对PTFE力学性能、蠕变性能、导热性能和摩擦学性能的影响,并对试样磨痕表面微观形貌进行分析,探讨了硬质增强填料提升PTFE耐磨损性能的机理。结果表明,5种硬质填料均可明显提高PTFE的硬度和压缩强度,改善蠕变性能和导热性能,但会降低拉强度和断裂伸长率。其中,CF改性PTFE的拉伸强度和压缩强度最高、抗蠕变性能最好,而Cu改性PTFE的硬度最大、导热性能最好。在摩擦过程中,由于填料会在磨痕界面逐渐富集,改性PTFE的耐磨损性能会得到显著提高,3种无机填料会使PTFE的摩擦因数增大,但是聚合物填料PI、POB则反而使得PTFE的摩擦因数略有降低。POB改性的PTFE摩擦因数仅为0.19,体积磨损率约为4.21×10^(-6)mm^(3)/(N·m),耐磨损性能比纯PTFE提升了260倍,摩擦学性能最为突出。