不同条件下两种纤维增强MC聚酰胺复合材料摩擦磨损性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.07.003

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (7): 14-20.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.07.003

不同条件下两种纤维增强MC聚酰胺复合材料摩擦磨损性能研究

陈保磊, 贾体锋, 周忠尚, 郭铁坤

徐工集团徐州徐工铁路装备有限公司, 江苏徐州 221000

收稿日期:2020-02-18 出版日期:2020-07-26 发布日期:2020-07-26

Study on Friction and Wear Properties of Fiber⁃Reinforced Monomer⁃Casting Polyamide 6 Composites Under Different Wearing Conditions

Baolei CHEN, Tifeng JIA, Zhongshang ZHOU, Tiekun GUO

XCMG Railway Equipment Co, Ltd, Xuzhou 221000, China

Received:2020-02-18 Online:2020-07-26 Published:2020-07-26

摘要/Abstract

摘要：

制备了单体浇铸聚酰胺（MCPA）、纤维质量占比30 %的玻璃纤维增强MC聚酰胺（GFMCPA）及体积占比35 %的碳纤维增强MC聚酰胺（CFMCPA），分别将3种材料在干摩擦、洁净水、干砂、水砂4种不同摩擦条件下进行摩擦磨损性能实验，并对实验结果进行对比分析。结果表明，干摩擦及洁净水条件下，CFMCPA的摩擦因数（f_CF）<GFMCPA的摩擦因数（f_GF）<MCPA的摩擦因数（f_MC）；干砂及水砂条件下，f_MC<f_CF<f_GF；3种材料在不同摩擦条件下的摩擦因数排序均为：洁净水条件下的摩擦因数（f_W）<水砂条件下的摩擦因数（f_WS）<干摩擦条件下的摩擦因数（f_D）<干砂条件下的摩擦因数（f_DS）；不同材料在4种摩擦条件下的体积磨损率排序均为：干摩擦条件下的磨损率（W_D）<洁净水条件下的磨损率（W_W）<水砂条件下的磨损率（W_WS）<干砂条件下的磨损率（W_DS）；不同摩擦条件下3种材料的体积磨损率排序均为：GFMCPA的磨损率（W_GF）<CFMCPA的磨损率（W_CF）<MCPA的磨损率（W_MC）；4种条件下，各材料的摩擦磨损性能各有高低，可以根据具体的性能要求，选择使用。

关键词: 玻璃纤维, 碳纤维, 单体浇铸聚酰胺, 复合材料, 摩擦磨损性能

Abstract:

Monomer?casting polyamide 6 (MCPA), the glass fiber?reinforced MCPA (GMCPA) at a fiber content of 30 wt% and the carbon fiber?reinforced MCPA (CFMCPA) at a fiber content of 35 vol% were prepared, and their friction and wear properties were investigated under the four wearing conditions of dry friction, clean water, dry sand and water sand. The results indicated that the friction coefficient of samples presented a decrease trend by the order of CFMCPA < GFMCPA < MCPA under the conditions of dry friction and clean water and by the order of MCPA < CFMCPA < GFMCPA under the conditions of dry sand and water sand. For the same sample under different conditions, its friction coefficient exhibits a drop by the order of clean water < water sand < dry friction < dry sand, and its shows an increase trend by the order of dry friction < clean water < water sand < dry sand. However, for the different samples under the same condition, their volumetric wear rates decrease by the order of GFMCPA < CFMCPA < MCPA. The experimental results demonstrated that the friction and wear properties of these three samples had their own characteristics under the four wearing conditions, and they could be used according to the specific requirement for their performance.

Key words: glass fiber, carbon fiber, monomer cast polyamide, composite, friction?wear property

中图分类号:

TQ 323.6

陈保磊, 贾体锋, 周忠尚, 郭铁坤. 不同条件下两种纤维增强MC聚酰胺复合材料摩擦磨损性能研究[J]. 中国塑料, 2020, 34(7): 14-20.

Baolei CHEN, Tifeng JIA, Zhongshang ZHOU, Tiekun GUO. Study on Friction and Wear Properties of Fiber⁃Reinforced Monomer⁃Casting Polyamide 6 Composites Under Different Wearing Conditions[J]. China Plastics, 2020, 34(7): 14-20.

图/表 8

图1 不同摩擦条件下材料摩擦因数随时间的变化

Fig.1 The curve of material friction coefficient changing with time under different friction conditions

图2 不同材料在4种摩擦条件下摩擦因数随时间的变化

Fig.2 The curve of friction coefficient with time for different materials under four friction conditions

图3 不同材料在4种摩擦条件下的体积磨损率

Fig. 3 Volumetric wear rate of different materials under four frictional conditions

图4 不同摩擦条件下3种材料的体积磨损率

Fig. 4 Volumetric wear of the three materials under different frictional conditions

图5 干摩擦条件下材料的表面形貌

Fig. 5 The surface morphology of the materials under dry friction conditions

图6 干砂条件下材料的表面形貌

Fig. 6 The surface morphology of a material under dry sand conditions

图7 洁净水条件下材料的表面形貌

Fig. 7 The surface morphology of materials under clear water

图8 水砂条件下材料的表面形貌

Fig. 8 The surface morphology of the material under the condition of water sand

参考文献 15

1	张士华，陈光，崔崇，等. GFMCPA的摩擦磨损性能研究[J].摩擦学学报，2006：26（5）：452⁃455.
	ZHANG S H, CHEN G, CUI C, et al. Friction and Wear Behavior of Glass Fiber Reinforced MC⁃nylon Composites[J]. Tribology，2006：26（5）：452⁃455.
2	赵立新, 郑立允.碳纤维增强聚酰胺复合材料的摩擦性能研究[J].中国塑料，2002，16（10）：54⁃57.
	ZHAO L X，ZHENG L Y. Tribological Property of Carbon Fiber⁃Reinforced Nylon Composite[J]. China Plastics, 2002，16（10）：54⁃57.
3	鲁张祥，崔功军，任剑.玻璃和碳纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响[J].润滑与密封，2018，43（1）：76⁃80.
	LU Z X, CUI G J, REN J. Effect of Glass and Carbon Fiber Content on Tribological Properties of Resin Based Friction Materials[J]. Lubrication Engineering，2018，43（1）：76⁃80.
4	汤隆冬.聚酰胺6/玻璃纤维复合材料的改性与摩擦磨损性能[D].湘潭：湘潭大学，2017.
5	王晓刚.碳纤维/玻璃纤维增强 PPESK复合材料的研究[D].长春：长春工业大学，2017.
6	高喜军, 尚文博,高知辉，等.碳纤维增强摩擦材料的设计与研究[J].材料导报，2015：29（1）：82⁃86.
	GAO X J，SHANG W B，GAO Z H，et al. Design and Research of Carbon Fibre Reinforced Friction Materials[J]. Materials Review，2015：29（1）：82⁃86.
7	刘骅利.外源第三体对材料摩擦性能的影响[D].大连：大连交通大学，2012.
8	葛世荣, 王军祥.GF 增强聚酰胺 1010 复合材料的摩擦学性能研究[J].中国矿业大学学报，2001，30（2）：114⁃116.
	GE S R，WANG J X. Study on Tribological Behaviors of Glass Fiber Reinforced Nylon 1010 Based Composites[J]. Journal of China University of Mining & Technology，2001，30（2）：114⁃116.
9	胡刚，陈学庆，金石磊.不同纤维增强和不同固体润滑剂改性ＰＴＦＥ复合材料的摩擦磨损性能[J].机械工程材料学，2018：42（7）：41⁃44.
	HU G, CHEN X Q, JIN S L. Friction and Wear Properties of Different Fibers Reinforced and Different Solid Lubricants Modified PTFE Composites[J]. Materials for MechanicalEngineering，2018：42（7）：41⁃44.
10	陶克梅,向定汉.PTFE、石墨与玻璃纤维填充聚甲醛的摩擦磨损特性研究[J].润滑与密封，2006，(9)：103⁃105.
	TAO K M，XIANG D H. Friction and Wear Behavior of POM Filled with PTFE, Glass Fiber and Graphite[J]. Lubrication Engineering，2006，(9)：103⁃105.
11	马佳.铜石墨复合摩擦材料的制备及性能分析[D].西安：西安理工大学，2016.
12	梁杰铭,林志勇，周雪梅，等.MCPA6／改性聚硅氧烷复合材料的摩擦磨损性能[J].工程塑料应用,2015，43（5）：93⁃96.
	LANG J M，LIN Z Y，ZHU X M，et al. Friction and Wear Properties of MC Nylon 6/Modified Hydropolydimethylsiloxane Composites[J]. Engineering Plastics Application, 2015，43（5）：93⁃96.
13	吕建英.聚甲亚胺/聚酰胺6复合材料结晶行为及其摩擦磨损性能的研究[D].河北：河北工业大学，2003.
14	王文东,刘心桥，单旸，等.润滑条件对PTFE 复合材料摩擦学性能的影响[J].有机氟工业,2015，(2)：22⁃26.
	WANG W D，LIU X Q，SHAN Y，et al. Influences of Lubrication Conditions on Tribological Properties of PTFE Composites[J]. Organo⁃Fluorine Industry，2015，（2）：22⁃26.
15	王万成,何彬，姜朋飞，等.聚醚醚酮复合材料在不同水环境下的摩擦磨损行为[J].润滑与密封,2019，44（3）：111⁃116.
	WANG W C，HE B，JIANG P F，et al. Tribological Properties of PEEK Composites Lubricated by Water under Different States[J]. Lubrication Engineering，2019，44（3）：111⁃116.

[1]	冯冰涛, 王晓珂, 张信, 孙国华, 汪殿龙, 侯连龙, 马劲松. 连续碳纤维增强热塑性复合材料制备与应用研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 165-173.
[2]	宋银宝, 杨建军, 李传敏. PDMS/SiC功能梯度复合材料性能与制造精度研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 30-36.
[3]	杨小龙, 陈文静, 李永青, 闫晓堃, 王修磊, 谢鹏程, 马秀清. 导电型聚合物/石墨烯复合材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 165-173.
[4]	孙文博, 信春玲, 何亚东, 翟玉娇, 闫宝瑞. 玻璃纤维增强PBT微发泡工艺对其制品泡孔结构的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 1-7.
[5]	王轲, 龙春光. PE⁃UHMW/海泡石纤维复合材料的力学性能与摩擦学性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 19-23.
[6]	陈胜, 梁颖超, 吴方娟, 方辉, 范新凤, 陈晖, 王永刚. 聚酰胺6/双向经编玻璃纤维复合材料的制备及其界面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 24-28.
[7]	何和智, 徐力, 杨以科. 预应力对PC/CF层合板力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 1-5.
[8]	刘文, 师文钊, 刘瑾姝, 陆少锋, 周红娟. 电致形状记忆复合材料研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 175-189.
[9]	阮芳涛, 夏成龙, 张宝根, 曹叶, 刘志, 徐珍珍, 章劲草. 芳纶包覆碳纤维增强环氧树脂的轴向压缩性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 19-23.
[10]	彭博, 肖运彬, 顾家宝, 陈梓钧, 唐雁煌, 朱刚, 徐焕翔. 聚合物/石墨烯复合材料制备与性能研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 190-197.
[11]	宋立健, 张有忱, 左夏华, 张政和, 安瑛, 杨卫民, 谭晶, 程礼盛. 自组装单分子层调控界面热输运的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 60-69.
[12]	何毅, 赵广慧. 复合材料增强修复油气管道的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 70-82.
[13]	张九夫, 罗开强, 徐军, 郭宝华. 长玻璃纤维增强PA66复合材料的综合性能及其影响因素研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 1-8.
[14]	刘浪, 栾道成, 胡志华, 文科林, 周新宇, 米书恒, 王正云. 玄武岩纤维和钢纤维含量对树脂基摩擦材料性能的影响研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 33-39.
[15]	刘延宽, 顾子琛, 王志平. 连续纤维增强热塑性预浸料制备工艺与发展趋势[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 172-181.

不同条件下两种纤维增强MC聚酰胺复合材料摩擦磨损性能研究

Study on Friction and Wear Properties of Fiber⁃Reinforced Monomer⁃Casting Polyamide 6 Composites Under Different Wearing Conditions

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