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PVB改性石墨类固体润滑材料的配方优化及性能研究
时间：2023-01-19 12:00:27 下载该word文档
PVB改性石墨类固体润滑材料的配方优化及性能研究
张德文;胡萍;黄樟华;高荣蓉;余永明
【摘要】Inthispaper,polyvinylbutyral(PVB/graphitesolidlubricationmaterialwerepreparedusingahotpresstechnique.Theeffectsofadhesivecontentsonthepropertiesofsolidlubricatingmaterialswerestudiedincludinghardness,compressiveandflexuralstrength,frictionalbehaviourandwearresistance.ThethermalstabilitywasanalyzedbyTG-DSC.Surfacemorphologywerecharacterizedbysuperdepth3Dmicroscopyandscanningelectronmicroscopy.GeneXProToolsandMatlabwereusedtosimulatetherelationshipbetweentheperformanceandtheratioforestablishingfunctionalimage.Theexperimentalresultsshowthatthe optimalformulaofthefunctionalimageisconsistentwiththe experimentalresults,whichisabletoguidetheoptimizationoftheformula.%采用热压成型工艺制备出了聚乙烯醇缩丁醛(PVB/石墨固体润滑材料,研究了粘接剂含量对固体润滑材料的硬度、抗压抗弯强度、摩擦磨损等性能的影响,采用TG-DSC分析了其热稳定性,应用超景深三维显微系统和扫描电镜分析及表征其微观形貌,并利用GeneXProTools和Matlab对其性能与配比的关系进行了函数模拟,建立函数图像.试验结果表明:函数图像的最优配方与实验验证结果基本一致,可以指导配方优化.
【期刊名称】《华中师范大学学报（自然科学版）》【年(卷,期】2017(051002【总页数】7页(P177-183
【关键词】PVB;固体润滑;摩擦磨损;微观形貌;函数模拟【作者】张德文;胡萍;黄樟华;高荣蓉;余永明
【作者单位】武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070;武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070;浙江宝晟铁路新材料科技有限公司,浙江嵊州312400;武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070;武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TH145.1
润滑的目的在于降低摩擦系数和减少磨损.固体润滑的引入，突破了油膜润滑极限，在许多场合下，低摩擦系数固体润滑涂层以其自润滑功能显示出巨大的优越性[1].固体润滑剂是指能保护相对运动表面不受损伤，并降低摩擦与磨损的一类粉末或薄膜，它在抗磨减摩及提高复合材料性能方面起着十分重要的作用 [2-3]. 石墨不仅具有六方晶系的层状晶体结构，层与层之间的转移能产生良好的自润滑效果，而且石墨具有非常低的剪切强度，易形成转移膜，进而转移到对偶材料表面形成润滑膜，引起摩擦系数的降低.从室温到538℃都是有效的润滑剂，随条件的不同，石墨滑动时的摩擦系数为0.05～0.19，是应用非常广泛的一种固体润滑剂[4- 5]. 聚乙烯醇缩丁醛树脂(PolyvinylButyralResin简称PVB是热塑性聚合物，成膜性好，无毒、低气味，对多种基材附着力好，耐冲击，良好的抗拉强度和弹性，耐冻性和耐老化性好，而且具有高软化温度、高耐磨性及良好的粘接性[6].PVB主要应用于安全玻璃夹层材料，还广泛用于特种涂料、黏合剂以及铝箔纸等方面[7].PVB 树脂中含有羟基、乙酰基和醛基，是一个优良的热熔胶基质，与其它组份混合后，
PVB树脂提供韧性、弹性和高黏接力，可用于制成多种黏合剂[8].近年来，PVB基复合材料，由于其独特的光学和粘接性能得到广泛应用.SDSalman等由热压技术制备出了纤维增强PVB薄膜，复合材料显示出了良好的机械强度 [9-10]. 本文以PVB为粘接剂，以石墨为润滑剂，利用热压成型技术制备出固体润滑材料，对其性能和微观形貌进行了研究，并利用性能数据建立数学模型，指导配方设计.1.1试验原料及设备
聚乙烯醇缩丁醛：白色粉体，粘度为20s，德宇化工有限公司；鳞片石墨：1000目，青岛天盛达石墨有限公司 . SE-2020型电子天平；FW100型高速万能粉碎机；试样尺寸为Φ12mm×20mm和6mm×25mm×10mm成型模具；XQLB-350×350型平板硫化机；XP-1型销-盘式数控摩擦磨损试验机；摩擦副：材质为45#钢，尺寸为Φ52mm×7mm，表面粗糙度(Ra约为0.05μm；JC2000CS型接触角测量仪；FT-310型高精度碳素电阻率测试仪；LX-D型邵氏硬度仪；CWT6503型SANS微机控制电子万能试验机；25mL比重瓶；STA449F3型高温TG-DSC热分析仪；挪威VHX-600E型超景深三维显微系统；ZeissUltraPlus型扫描电子显微镜.1.2PVB/石墨固体润滑材料的制备实验
采用热压成型工艺制备PVB/石墨固体润滑材料：按表1中配方，分别称取总质量为4g的物料进行压样.具体实验步骤如下：分别称量PVB和石墨，将称量好的物料加入到高速万能粉碎机中，在16000r/min的转速下，混合3～5min；将混合均匀的物料加入模具中，先用平板硫化机在室温、20MPa条件下，压制2～3min取出，排出材料中空气；将预成型的材料重新装入模具，设置平板硫化机温度为250℃，压力为50～60MPa，热压30min，待保压完毕后慢慢泄压，冷却后将成品从模具中取出.