碳纤维-碳纳米管多尺度增强聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能研究

作者：汤皓; 徐颖; 程先华

来源：复合材料学报, 2022, 1-12.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220331.003

• LaCl_(3)
• 碳纤维
• 碳纳米管
• 聚四氟乙烯
• 往复摩擦学试验

针对传统化学法易损伤纤维、污染严重的缺点，采用稀土LaCl_(3)表面处理方法合成碳纤维(Carbon Fibre， CF)-碳纳米管(Carbon Nanotube， CNT)微纳多尺度增强体，通过烧结工艺制备CF-CNT多尺度增强聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene， PTFE)基复合材料。对增强体形貌、表面微晶结构以及复合材料硬度、晶体结构、浸润性等进行了表征，揭示了CF-CNT多尺度增强体对PTFE基复合材料结晶度、表面能的影响机制，在不同往复摩擦学试验参数下测试了复合材料的摩擦系数与磨损率，对摩擦过程各个阶段进行细致分析并提出了相应的摩擦磨损机制，结果表明：稀土LaCl_(3)表面处理方法相对传统方法具有不损伤纤维、无毒害的工艺优势；多尺度增强PTFE基复合材料磨损率降低了75.3%，优于同类研究；CF-CNT多尺度增强复合材料较小的表面能降低了起始摩擦系数；多尺度结构及La(III)提高了CF-CNT增强体与PTFE基体的界面结合性能，使材料在摩擦过程中不易产生大块硬质磨粒，并形成强度与稳定性较高的转移膜；复合材料摩擦学行为受往复频率及载荷影响显著，而且在高往复频率及低载荷下磨损率较低。本研究采用稀土LaCl_(3)表面处理方法合成CF-CNT多尺度增强体并将其用于提高聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能，所得结论为高性能树脂基复合材料的设计提供了参考。

• 单位
  上海师范大学; 上海交通大学; 机电工程学院