PDF《纳米二氧化硅的表面处理对纳米二氧化硅 改性氰酸酯树脂摩擦...》

但由于未表面处理的 nano - Si O2 粒子存在软团聚现象 [

8 ] ,所以磨粒给出的磨痕 半径较大. 从图

2 ( c)可以看出 , (2)体系磨损面上 的黏着磨损已变轻 ,磨粒半径相对较小 ,并开始出现 轻微的犁削磨损 ,说明 nano - SiO2 经KH - 560表面 处理后改善了其分散性和界面黏接强度 [

12 ] ,提高了 材料的耐磨性. 从图

2 ( d)可以看出 , (3)体系磨损 面上只出现了一些 桔皮状 磨痕 ,基本上看不到黏 着磨损 ,磨粒半径相对更小 ,说明 nano - SiO2 经SEA - 171表面处理后在基体中分散地更加均匀 ,在982第3期张文根 ,等 :纳米二氧化硅的表面处理对纳米二氧化硅改性氰酸酯树脂摩擦学性能的影响 Fig .

2 SEM m icrographs of the worn surfaces of pure CE and its composites 图2纯CE及其复合材料的磨损面 SEM图片 反复摩擦过程中不易从基体中脱落 ,从而有效地改 善了纳米粒子与基体的黏结强度 ,进一步提高了材 料的磨损性能. 2.

2 Nano - Si O2 及其表面处理对复合材料摩擦系 数的影响 图 3为 nano - SiO2 含量为 3. 00%时 ,纯 CE及 其复合材料的摩擦系数随磨损时间的变化曲线. 可 以看出 , 3种复合材料的摩擦系数随时间的变化与 纯CE的变化规律基本相似 ,即在摩擦初期摩擦系 数先达到相应的峰值 (约0. 56~0. 82) ,然后随着时 间的延长逐渐降低 ,大约 40m in后基本趋于平稳. 但 从平稳后的变化幅度来看 ,却有明显差异. 相对纯 CE的稳定摩擦系数 0. 40, (1)体系的稳定摩擦系数 为0. 34,下降率 15. 00%;

(2)体系的稳定摩擦系数 为0. 32,下降率 20. 00%;

(3)体系的稳定摩擦系数 为0. 30,下降率 25. 00%. 可见 , nano - Si O2 在极大 降低 CE磨损率的同时 ,也能够有效地降低其摩擦 系数 ,而且 nano - SiO2 经 2种偶联剂表面处理后 , 其改性复合材料的摩擦系数仍能进一步降低 ;

两种 偶联剂相比较 , SEA - 171比KH - 560更能有效地 改善材料的减摩性. 为什么在摩擦初期 ,不同性质的 nano - SiO2 会 对材料的摩擦系数产生如此大的影响 ,且表现出了 相同的规律性 ? 其主要原因是由于磨损时间的逐渐 延长 ,摩擦热导致材料表面的物理状态发生了变化. 根据摩擦黏着理论 ,试验材料与对摩环的接触 ,并非 表观面积的全部接触. 在摩擦起始阶段 ,由于材料表 面温度比较低 , 处于玻璃态 , 摩擦只发生在少数 nano - SiO2 粒子的微凸峰之间 ,摩擦力主要以犁沟 效应产生的阻力为主 ,所以摩擦系数比较小. 随着摩 擦的继续进行 ,会产生较多的摩擦热 ,但由于 nano - Si O2 复合材料是热的不良导体 ,致使摩擦热在摩擦 表面积聚 ,局部温度不断升高 ,磨块表面层变软 ,有 些微凸体开始发生塑性变形 ,出现黏着效应 ,产生一 定的黏着力 ,使摩擦系数很快不断升高. 当摩擦进行 到一定程度后 ,摩擦热使得接触面产生了易流动的 黏流层 ,这时摩擦系数便开始降低. 随着磨损时间的 进一步延长 ,温度升高使磨块表面由玻璃态逐渐向 黏弹态转变 ,到了一定时间后 ,犁沟效应逐渐减小到 了一定程度 ,黏着效应成为摩擦的主要阻力 ,摩擦系 数便趋于一个波动状态. Fig .

3 Friction coefficient of pure CE and its composites 图3纯CE及其复合材料的摩擦系数 图 4为纯 CE及其 3. 00% nano - Si O2 时复合材 料对摩环表面的 SEM图片. 比较前两幅图片可以看 出 ,纯 CE的对摩环表面很粗糙 ,磨痕不规则 ;