二硫化钼的粒径对聚氨酯复合材料摩擦学性能的影响

作者：郑占模; 董从林^*; 袁成清; 张湘军; 白秀琴; 吴宇航

来源：表面技术, 2023, 52(08): 161-172.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.08.011

• MoS2
• 热塑性聚氨酯
• 颗粒尺寸
• 力学性能
• 摩擦学性能

目的 研究二硫化钼(MoS2)颗粒粒径对热塑性聚氨酯(TPU)高分子材料的自润滑性能和耐磨性能的影响规律，提升TPU的摩擦学性能。方法 选用4种不同粒径(50、500 nm和5、50μm)的MoS2颗粒，通过物理共混的方式制备新型MoS2/TPU复合材料，基于RTEC多功能摩擦磨损实验机，开展水润滑条件下的摩擦磨损试验。通过分析比较改性TPU的力学性能、摩擦系数、磨痕轮廓、表面形貌及其摩擦副接触面的元素组成与分布情况，揭示MoS2不同粒径尺寸对TPU的摩擦磨损机理的影响机制。结果 MoS2虽然削弱了TPU的部分力学性能，但摩擦过程中形成的Mo S2润滑膜有效降低了TPU的摩擦系数和磨损程度。改性TPU的拉伸强度和断裂伸长率随着MoS2粒径减小呈现先增高、后降低的趋势。500 nm MoS2改性的TPU拉伸强度和断裂伸长率最大，分别为33.80 MPa和334.55%。改性TPU的平均摩擦系数和体积行程磨损率均随着MoS2粒径的减小呈现先降低、后增高的趋势，500 nm MoS2改性TPU的平均摩擦系数和体积行程磨损率最小，当载荷为40 N时分别降低了58.1%和97.8%。长时的摩擦磨损试验表明，Al2O3陶瓷球与500 nm MoS2改性的TPU磨损之后的表面S、Mo元素质量分数之和最高，为34.95%，说明小粒径MoS2更加有利于持续转移并稳定吸附在磨损表面。结论 适当粒径MoS2有利于磨损界面MoS2润滑膜的形成和抑制TPU力学性能的削弱，降低改性TPU摩擦系数和磨损量。该研究可为设计具有优异低摩擦、耐磨损性能的新型水润滑轴承复合材料提供参考。

• 单位
  武汉理工大学