聚四氟乙烯( PTFE)是一種含氟塑料，由于其具有優異的化學穩定性、耐高低溫、極低的摩擦因數及自潤滑等性能，在摩擦學領域一直是研究的熱點田。但是純PTFE存在耐磨性差、蠕變明顯的缺點，限制了其更寬范圍的應用腳。為了提高PTFE的綜合性能，需對其進行改性，而采用各種纖維、顆粒、納米粒子對PTFE進行增強、耐磨改性的研究已經比較多。

    硅灰石是一種含鈣的偏硅酸鹽類礦物，因其具有md、耐化學腐蝕、熱穩定性及尺寸穩定性良好、力學性能及電性能優良且廉價易得等優點，廣泛用作高聚物基復合材料的增強填料陸-。tr針狀硅灰石由于具有較高的長徑比，可明顯改善基體的機械和摩擦學性能，因而廣泛用于聚合物的增殛改性圃。然而，目前關于硅灰石填充PTFE復合材料(簡稱WF/PT-FE)摩擦學性能的研究報道很少嘲。

    本文作者研究了WF的含量、尺寸對PTFE復合材料摩擦學性能的影響，并與經典的炭纖維(CF)填充PTFE復合材料的耐磨性能進行對比。目的是為硅灰石在PTFE增強改性中的應用提供實驗依據，為高性能低成本減摩耐磨PTFE復合材料的制備和應用提供參考。am），美國杜邦公司生產：硅灰石(80、200、325及600目)，江西新余硅灰石實業有限公司生產：硅烷偶聯劑KH - 550，南京曙光化工廠生產。

    為改善硅灰石填料在聚合物中的分散效果，填料經過硅烷偶聯劑KH-550表面處理，方法同文獻[10]。根據需要稱取不同含量的處理后的硅灰石加入PTFE粉末中，機械攪拌混合均勻，經冷壓燒結(380℃，保溫2h)成型。加工后的樣品(外徑26mm.內徑22 mm)和對偶面在實驗前用900砂紙打磨到粗糙度Ra=0.15一0.3Wni，用丙酮清洗后干燥

備用。

1.2性能測試與評價

    采用MPX．2000型磨損試驗機，在室溫下考察WF/PTFE復合材料的摩擦磨損性能。實驗采用雙環端面接觸方式。實驗條件為：載荷100、200、300 N,滑動速度1.4 m/s，實驗周期2h。磨損量用精度為0.1 mg電子天平稱量，磨損率的計算同文獻[11]：

摩擦因數取穩定期的平均值。所有實驗結果均取3次實驗的平均值。利用日本FEI公司生產的QUANTA-200型掃描電子顯微鏡分析磨損表面形貌。

2結果與討論

2.1    WF含量對復合材料摩擦磨損性能的影響

圖l，2分別給出了不同載荷下改性硅灰石(325曰)含量對WF/PTFE復合材料摩擦磨損性能的影響。從圖1可以看出，較低載荷(100 N)下，摩擦因數隨WF含量增加變化幅度較大：較高載荷(200和300 N)下，摩擦因數隨WF含量變化的幅度不大，總體穩定在較低值：隨著載荷增大WF/PTFE復合材料的摩擦因數明顯降低。

在較寬范圍內震蕩，摩擦學性能不穩定：較低載荷(100 N)下，3% WF填充PTFE復合材料具有{zd1}的磨損率：而較高載荷（200和300 N）下，10% WF填充PTFE復合材料的耐磨性能{zj0}。從圖2中可看出，200 N載荷下，10% WF填充PTFE復合材料的磨

損率為1. 58 x10-9 crn3，(N．m)，相比純PTFE的磨損率286.5×10。9 cm3，(N．m)，提高了181.3倍。

圖2不同載荷下硅灰石含量與磨損量的關系Fig 2  Effect of WF conLent on the wear rate ofWF/PrFE composite under different loads

2.2    WF尺寸對復合材料摩擦磨損性能的影響 表1給出載荷200 N下，不同目數的10% WF填充PTFE復合材料的摩擦磨損性能。可以看出325目和600目的硅灰石，相比80目和200目的硅灰石填充改性PTFE復合材料的耐磨性提高得很明顯，其中600目WF/PTFE復合材料磨損率{zd1}：此外，尺寸較細的WF改性填充的PTFE的摩擦因數也相對比較低。因此，用尺寸較細的WF改性填充PTFE，復合材料耐磨性提高明顯。

2.3   WF/PTFE復合材料的摩擦磨損性能 以上研究表明，較高載荷下，10% WF填充PT-FE復合材料的耐磨性能{zj0}：325目的硅灰石填充改性PTFE復合材料的耐磨性提高得很明顯。因此，作者考察了10%的硅灰石(325目)填充PTFE復合材料在不同載荷下的摩擦因數及磨損量，并與10%CF填充IrfFE復合材料的性能進行了比較，結果如

圖3所示。可以看出，各載荷下硅灰石填充PTFE復合材料具有比相同含量CF填充PTFE復合材料更低的摩擦因數和磨損量，表現出更好的減摩和耐磨性，尤其是低載荷時效果更為明顯。在載荷為200 N時，10% WF／PTFE復合材料具有{zh0}的耐磨性，其磨損率只有相同含量CF/PTFE復合材料的81%：在載荷為100 N時，WF/PTFE復合材料的磨損率只有CF，PTFE復合材料的22. 7%，耐磨性高出4.4倍。

2.4摩擦磨損機制分析

圖4，5分別是為10% WF/PTFE、10% CF/PTFE復合材料在200 N載荷下磨損面的SEM圖片。由圖4可看出，600霹硅灰石填充PTFE復合材料的磨損面較平整，存在輕微黏著磨損，這可能是由于較細(600目)的硅灰石纖維與基體之間形成了較強的界面作用，從而降低了磨損率。由圖5可看出，磨損面有許多裸露和碎斷的CF，同時磨損面上存在較多微觀裂紋，犁削和磨粒磨損是主要的磨損形式。

貌，可起到微區增強、顯微耐磨作用。同時由于粒徑較小，可以有效降低對偶面和磨損面的表面粗糙度，有利于轉移膜的形成。而平整均一的轉移膜對提高聚合物耐磨性具有重要的作用‘閣。而CF/PTFE復合材料的對摩面上存在明顯的犁溝和劃痕，結構粗糙，未見轉移膜生成，這可能是CF增強PTFE復合材料磨損率偏高的主要原因。

3結論

(1)在較高載荷(200和300 N)下，復合材料摩擦因數隨WF含量變化的幅度不大，摩擦因數穩定在較低值，在較低載荷(100 N)下，摩擦因數隨WF含量增加變化幅度較大。

(2)硅灰石填充PTFE復合材料的摩擦因數隨著載荷增大明顯降低。細小尺寸WF填充PTFE復合材料的耐磨性能較好。

(3)硅灰石填充PTFE復合材料具有比相同含量CF填充PTFE復合材料更低的摩擦因數和磨損量，表現出更好的減摩和耐磨性，尤其是低載荷時效果更為明顯。

 (4) 600目WF填充PTFE復合材料的磨損面比較平整，對偶面轉移膜平整光滑，結構致密，輕微的黏著磨損是其主要的磨損形式：而CF/PTFE復合材料磨損面存在許多裸露和碎斷的CF，犁削和磨粒磨損是主要的磨損形式。