不同纳米材料填充聚四氟乙烯复合材料的力学性能研究

四氟

英文标题：Mechanical Property of PTFE Composites Filled with Different Nano-Material   
摘  要：对不同纳米材料Si3N4、SiC、石墨、碳纳米管(CNTs)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料进行了拉伸和硬度试验,观察了复合材料拉伸断面的微观结构.结果表明:几种填料均能不同程度地提高PTFE的硬度.不同填料对PTFE拉伸性能的影响不同,纳米SiC填充PTFE有较好的拉伸性能,碳纳米管的加入会使PTFE拉伸强度和断裂伸长率降幅较大,其复合材料呈脆性破坏.纳米SiC在PTFE基体中有较好的分散性,其与PTFE基体界面结合较好,而纳米Si3N4在PTFE中分散性不好,纳米石墨和碳纳米管与PTFE基体的界面结合不好.当SiC的质量分数为3%时,其综合性能最佳.   
关键词：纳米材料；填充改性；PTFE；复合材料；力学性能
Abstract：The mechanical properties of polytetrafluoroethylene(PTFE)composites filled with nano-Si3 N4，SiC，graphite
and carbon nano—tubes(CNTs)were investigated．The microstructures of tensile fracture surface for the composites were
observed．The results showed that all fillers could increase hardness of PTFE composite and had different effects on tensile
property for different fillers，and nano—SiC／PTFE composite had good tensile property especially．The CNTs could make tensile
strength and breaking elongation decreasing and leading brittle failure for the composite．Nano·SiC Was better dispersion in
PTFE，and had good bonding with PTFE matrix，nano-Si3 N4 WaS poor dispersion in PTFE，nano-graphite and carbon nano-tubes
had poor bonding with盯FE．When the mass content of SiC WaS 3％．the composite had the best integrated behavior．
Key words：nano-material；filled modification；PTFE；composite；mechanical property
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聚四氟乙烯(PTFE)有优良的耐热性、耐腐蚀性及优异的减摩性和自润滑性，是一种重要的用于滑动摩擦零件的复合材料基体，在化工、电子电气及机械行业等领域得到了广泛的应用。但由于纯PTFE的强度、硬度低，耐磨性差等缺点限制了其应用，因此，多年来许多学者对PTFE进行了多种改性，以提高PTFE的综合性能，扩大其在各领域中的应用。
相关研究表明：在PTFE中加入微米级填料，如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、铜粉、玻纤、碳纤等，可以显著提高其硬度及耐磨性等。纳米陶瓷材料是新型多功能材料，具有高强度、高硬度、耐磨损以及良好的导电、导热性等一系列优点；且比表面积大，与塑料复合会产生很强的界面作用；碳纳米管具有优异的力学性能，强度比钢高100倍，密度只有钢的1／6，是优异的聚合物增强材料。目前有关纳米陶瓷、纳米石墨以及碳纳米管填充PTFE的力学性能研究的报道较少，对纳米Si，N．、SiC、石墨、碳纳米管4种纳米材料填充PTFE复合材料进行了拉伸性能和硬度测试，分析并比较了不同填料对PTFE性能的影响。