辐照改性对聚四氟乙烯结构和耐磨性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.07.003

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (7): 12-16.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.07.003

辐照改性对聚四氟乙烯结构和耐磨性研究

黄庚¹, Bekbolatovich Sagin Abay¹, 吴大鸣¹^,², 王晓杰¹, 高小龙¹, 孙靖尧¹^,², 黄尧¹, 许红¹, 郑秀婷¹()

^1.北京化工大学机电工程学院，北京 100029
^2.有机无机复合材料国家重点实验室，北京 100029

收稿日期:2024-08-04 出版日期:2025-07-26 发布日期:2025-07-22
通讯作者: 郑秀婷（1974-），讲师，研究方向为聚合物复合材料的制备，zhengxting@163.com
E-mail:zhengxting@163.com

Study on structure and wear resistance of PTFE modified by irradiation

HUANG Geng¹, Bekbolatovich Sagin Abay¹, WU Daming¹^,², WANG Xiaojie¹, GAO Xiaolong¹, SUN Jingyao¹^,², HUANG Yao¹, XU Hong¹, ZHENG Xiuting¹()

^1.College of Electromechanical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
^2.State Key Laboratory of Organic and Inorganic Composites，Beijing 100029，China

Received:2024-08-04 Online:2025-07-26 Published:2025-07-22
Contact: ZHENG Xiuting E-mail:zhengxting@163.com

摘要/Abstract

摘要：

采用了熔点以上温度的γ射线辐照改性技术，对聚四氟乙烯（PTFE）进行辐照改性，研究辐照改性对PTFE耐磨性的影响。使用差示扫描量热仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、广角X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱测试仪（FTIR）和摩擦磨损实验机设备，对辐照前后材料的结晶结构和摩擦磨损特性进行了研究。结果表明，该辐照改性技术显著提高了PTFE的结晶度，改性后的PTFE在一定的测试条件下耐磨性提高了约3.31倍，摩擦系数降低了约78 %，表现出了很好的耐磨性能。

关键词: 聚四氟乙烯, 辐照改性, 结晶结构, 摩擦磨损性能

Abstract:

This study reported an investigation on the effects of gamma⁃ray irradiation modification above the melting point on the wear resistance of polytetrafluoroethylene （PTFE）. The crystalline structure and tribological properties of PTFE before and after irradiation were characterized using differential scanning calorimetry， scanning electron microscopy， X⁃ray diffraction， Fourier⁃transform infrared spectroscopy， and tribological testing. Results demonstrated that irradiation significantly enhanced PTFE's crystallinity. Under optimized conditions， the modified PTFE exhibits a 3.31⁃fold improvement in wear resistance and a 78 % reduction in friction coefficient， demonstrating superior tribological performance.

Key words: polytetrafluoroethylene, irradiation modification, crystal structure, friction and wear property

中图分类号:

TQ325.4

黄庚, Bekbolatovich Sagin Abay, 吴大鸣, 王晓杰, 高小龙, 孙靖尧, 黄尧, 许红, 郑秀婷. 辐照改性对聚四氟乙烯结构和耐磨性研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(7): 12-16.

HUANG Geng, Bekbolatovich Sagin Abay, WU Daming, WANG Xiaojie, GAO Xiaolong, SUN Jingyao, HUANG Yao, XU Hong, ZHENG Xiuting. Study on structure and wear resistance of PTFE modified by irradiation[J]. China Plastics, 2025, 39(7): 12-16.

图/表 11

图1 辐照前后PTFE的DSC曲线

Fig. 1 DSC curves of PTFE before and after irradiation

样品	结晶温度/℃	热焓/J·g^-1	结晶度/%	M_n
PTFE	317.61	46.75	60.81	0.82×10⁶
RM⁃PTFE	316.67	49.85	77.93	0.58×10⁶

表1 辐照前后样品结晶温度和热焓值的变化

Tab.1 Changes of crystallization temperature and enthalpy before and after irradiation

图2 辐照前后PTFE的SEM照片

Fig.2 SEM of PTFE before and after irradiation

图3 辐照前后PTFE的XRD曲线

Fig. 3 XRD chart of PTFE before and after irradiation

名称

衍射角/°

晶面指数

晶胞间距/

晶粒尺寸/

表2 晶体结构参数

Tab.2 Crystal structure parameters

图4 辐照前后PTFE的FTIR曲线

Fig.4 FTIR of PTFE before and after irradiation

图5 不同条件下的磨损

Fig.5 Wear under different conditions

图6 不同压力下的线性磨损率

Fig.6 Linear wear rate under different pressures

图7 不同压力下的摩擦因数

Fig.7 Coefficient of friction under different pressures

图8 磨损前后的表面形貌

Fig.8 Surface topography before and after wear

图9 辐照改性PTFE晶体结构变化机理模型

Fig.9 Mechanism model of irradiation modified PTFE crystal structure change

参考文献 23

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