改性纳米氮化硅增强聚四氟乙烯复合涂层摩擦学行为研究

摘要

聚四氟乙烯(PTFE)在减摩材料领域应用广泛,但其较差的耐磨性限制了其应用。纳米材料改性是改善PTFE耐磨性的一种有效方法,而氮化硅(Si_(3)N_(4))的强度高、摩擦系数低,能够与PTFE实现功能互补。以PTFE和硅烷偶联剂KH-570改性的Si_(3)N_(4)为填料、聚酰胺酰亚胺(PAI)为粘结剂,采用喷涂-固化的方法制备了PTFE/Si_(3)N_(4)复合涂层,并对该涂层的摩擦学性能展开了研究。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对改性前后的Si_(3)N_(4)纳米颗粒进行表征;利用显微硬度测试仪和摩擦磨损试验机对PTFE/Si_(3)N_(4)复合涂层的综合性能进行表征。研究结果表明:KH-570成功接枝到了Si_(3)N_(4)纳米颗粒的表面,接枝后Si_(3)N_(4)纳米颗粒的表面更加粗糙,有利于其均匀分散;Si_(3)N_(4)纳米颗粒可以改善PTFE/Si_(3)N_(4)复合涂层的硬度和摩擦学性能。当改性Si_(3)N_(4)纳米颗粒的质量分数为1%时,复合涂层的硬度最高,为11.1HV,摩擦系数和磨损率最低,分别为0.0755和3.78×10^(-3) m^(3)·N^(-1)·m^(-1),磨损方式为磨粒磨损。当加入过多的改性Si_(3)N_(4)纳米颗粒时,其会出现团聚,复合涂层的摩擦磨损性能下降。