（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/龍小水）絹云母是一種高鉀高鋁硅酸鹽礦物，結構式為KAl₂[AISi₃ O₁₀](OH)₂，具有層狀結構。絹云母片層之間結合的比較牢固，且具有抗壓、抗彎、耐熱絕緣、抗磨性和耐磨性好等特點(diǎn)。近年來(lái)，在橡膠、塑料等高分子材料中用絹云母粉體作增強劑、增韌劑和填料已成為比較活躍的研究領(lǐng)。
1 絹云母粒度對復合材料力學(xué)性能的影響
    在絹云母含量和偶聯(lián)劑用量均保持不變時(shí)，絹云母粒度對復合材料力學(xué)性能的影響，隨著(zhù)絹云母粒度的減小，復合材料的拉伸強度、彎曲強度及缺口沖擊強度均增加。
    無(wú)機填料的粒度是表征其質(zhì)量品級的一個(gè)主要指標即，它對復合材料的力學(xué)性能有著(zhù)重要的影響。絹云母的目數越大，其粒徑越小，絹云母越細，反之，其粒徑越大。絹云母粉越細，絹云母粉在尼龍1212中就越易分散，而且分散均勻性越好，因此，復合材料的力學(xué)性能就越好。
    但是，并非無(wú)機填料越細越好。因為在實(shí)驗過(guò)程中發(fā)現，當絹云母用量較高(>60％)時(shí)，由于絹云母太細，表面活化能很高，會(huì )出現粉體表面處理不均勻，粉體難以下料及粉體與基體樹(shù)脂混合不均等工藝問(wèn)題；此外，絹云母越細，材料的成本也就越高。因此，絹云母目數的選擇應根據絹云母在尼龍1212中的填充量多少來(lái)決定。
2 絹云母表面處理對復合材料力學(xué)性能的影響
    用偶聯(lián)劑對絹云母進(jìn)行表面處理后可增強絹云母與尼龍1212的界面粘結性能，從而提高復合材料的力學(xué)性能。絹云母經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理后，絹云母/尼龍1212復合材料的拉伸強度、彎曲強度及缺口沖擊強度均有所提高。原因是偶聯(lián)劑是一種兩性結構的物質(zhì)，其分子結構中含有兩個(gè)性能截然不同的反應基團。其中一個(gè)基團可以與絹云母表面上的羥基發(fā)生反應，則另一個(gè)可以與尼龍1212高分子鏈形成緊密的物理連接，將兩者緊緊連接在一起，從而起到一個(gè)“橋"的作用，并在兩者之間形成具有一定厚度并且柔性比較好的界面層。因此當復合材料受到拉力或者壓力等外力作用時(shí)，便可以通過(guò)此柔性界面層將應力從復合材料的局部傳遞到整個(gè)物體，從而使整個(gè)材料的綜合力學(xué)性能得到很好的改善。
3 絹云母含量對復合材料力學(xué)性能的影響
    研究表明，絹云母的加入可以明顯的提高復合材料的力學(xué)性能，且在一定范圍內，基體樹(shù)脂中絹云母的含量越高，增強的效果就越明顯。
    在絹云母含量為10％時(shí)，復合材料的拉伸強度比純尼龍1212的拉伸強度要低，這是由于所加入的絹云母的量比較少，未能與尼龍1212基體樹(shù)脂形成良好的界面層，反到起了應力集中物的作用，降低了復合材料的拉伸強度，在絹云母含量達到50％以前，隨著(zhù)絹云母含量的逐漸增加，復合材料的拉伸強度也在逐漸變大。在絹云母含量達到50％之前，隨著(zhù)絹云母用量的增加，材料的彎曲強度、彎曲模量和缺口沖擊強度也隨之增加。分析認為當絹云母粒子添加到聚合物當中后，經(jīng)過(guò)螺桿或機械剪切力的作用，絹云母粒子在尼龍1212熔體中分散的比較均勻，然后均勻分散的絹云母剛性粒子與基體樹(shù)脂之間形成了具有一定厚度的且界面結合作用良好的柔性相界面，這樣材料在經(jīng)受破壞時(shí)既能引發(fā)銀紋終止裂縫，又能在一定條件下引發(fā)基體的剪切屈服，消耗大量的沖擊能，同時(shí)較好地傳遞所承受的外應力，達到增強增韌的目的。同時(shí)也說(shuō)明絹云母含量為50％是復合材料的綜合力學(xué)性能不斷提高的臨界含量，當超過(guò)此含量之后復合材料的綜合力學(xué)性能就開(kāi)始急劇降低。
4 絹云母對復合材料熱性能的影響
    絹云母的加入對復合材料的熱變形溫度的提高有很大的幫助，且隨著(zhù)絹云母含量的增加，尼龍1212的熱變形溫度也逐漸增加。這是由于絹云母顆粒會(huì )對尼龍1212樹(shù)脂中非結晶區的大分子鏈段產(chǎn)生約束，使熱變形溫度從非結晶區制約轉為結晶區制約，只有當溫度升高時(shí)基體樹(shù)脂的一些運動(dòng)單元才能以較快的速度進(jìn)行重排運動(dòng)，從而使熱變形溫度升高，這與復合材料的模量變化是一致的。另一方面絹云母的加入，增大了復合材料中有機和無(wú)機組分之間的作用力，使尼龍1212分子的纏結點(diǎn)增加，耐熱性得到改善，宏觀(guān)表現就是熱變形溫度的提高。
5 絹云母對復合材料熱膨脹系數的影響
    隨著(zhù)溫度的上升，復合材料的熱膨脹系數先增加后降低，通過(guò)對比不同的曲線(xiàn)，可以看出隨著(zhù)絹云母含量的不斷增加，復合材料的熱膨脹系數在逐漸降低，這是因為絹云母為無(wú)機非金屬填料，與尼龍1212相比其具有良好的耐熱性和較低的熱膨脹系數，且又由于絹云母經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑表面處理，與基體樹(shù)脂形成了良好界面層，因此，當復合材料受熱后，基體樹(shù)脂的高分子鏈段的熱運動(dòng)不但要克服相鄰分子鏈之間的內聚力，而且還要克服無(wú)機剛性粒子與高分子鏈之間的摩擦力。因此基體樹(shù)脂的高分子鏈段運動(dòng)減弱，復合材料的熱膨脹系數降低。
6 絹云母對復合材料吸水性的影響
    隨著(zhù)絹云母含量的不斷增加，復合材料的吸水率逐漸降低，尤其是當絹云母含量為50％時(shí)，復合材料的吸水率降低到了0.08％左右，由此可以說(shuō)明絹云母的加入極大的降低了復合材料的吸水率，使制品的尺寸穩定性得到了明顯的提高，對復合材料的成型有很大的幫助。
7 絹云母含量對復合材料摩擦磨損性能的影響
    隨著(zhù)絹云母含量的不斷增加，復合材料的摩擦系數逐漸降低，當含量達到50％時(shí)，復合材料的摩擦系數已經(jīng)降低到0.15以下，分析認為這是因為當復合材料中絹云母的填充量逐漸增多時(shí)，復合材料的模量明顯提高，承載力增強，使得復合材料的摩擦系數開(kāi)始有所降低，但是并不是絹云母的含量越多越好，但當填料的含量達到一定程度時(shí)，復合材料中部分界面較弱的無(wú)機剛性粒子容易析出，析出的無(wú)機剛性粒子進(jìn)入摩擦磨損面內，使復合材料的摩擦系數數值波動(dòng)變大，摩擦效果變差。
8 絹云母/聚四氟乙烯粉/尼龍1212復合材料的摩擦磨損性能
    為了進(jìn)一步提高復合材料的耐磨性能，降低復合材料的摩擦系數，因此決定在只添加絹云母的基礎上添加少量的固體潤滑劑即聚四氟乙烯粉(PTFE)。聚四氟乙烯為常見(jiàn)的固體潤滑劑，在PTFE分子中，C-C、C-F鍵很強，不易斷裂，F原子體積較大，負電性強，屏蔽了C原子的正電荷，使相鄰的PTFE分子之間產(chǎn)生負電排斥，其分子內部沒(méi)有分支的鏈，呈柱狀流線(xiàn)型，分子間極易滑動(dòng)；PTFE是半結晶性聚合物，由平行排列的折疊鏈形成片晶，進(jìn)一步堆積形成帶狀多晶聚合物，片晶與片晶間為粘性的無(wú)定形部分，其分子間較低的作用力和層狀的結晶結構導致在摩擦過(guò)程中PTFE分子層非常容易滑移，在對摩面上形成轉移膜，具有卓越的潤滑性。隨著(zhù)聚四氟乙烯粉含量的不斷增加，復合材料的摩擦系數也在逐漸降低，當聚四氟乙烯粉的含量為12％時(shí)，復合材料的摩擦系數已經(jīng)降到了0.05左右了。效果十分顯著(zhù)，這是由于固體潤滑劑聚四氟乙烯粉與尼龍1212樹(shù)脂的形成的界面是有機/有機的界面，所以當質(zhì)量分數增大的時(shí)候，很容易形成轉移膜，而不易脫落，耐磨性有明顯的改善。但并不是聚四氟乙烯粉的含量越多，復合材料的耐磨性就越好。但是當聚四氟乙烯粉超過(guò)12％時(shí)，隨著(zhù)聚四氟乙烯粉含量的增加，復合材料的摩擦系數下降的并不是很明顯了。
    除了復合材料的拉伸強度與沒(méi)有添加聚四氟乙烯粉時(shí)復合材料的拉伸強度相比出現了持續性下降外，復合材料的彎曲強度和缺口沖擊強度與沒(méi)有添加聚四氟乙烯粉時(shí)的復合材料的彎曲強度和缺口沖擊強度相比，反而有所升高，最后才隨著(zhù)聚四氟乙烯粉含量的增多而出現下降。這是由于聚四氟乙烯粉作為一種有機的潤滑材料，機械性質(zhì)較軟，表面能非常低，無(wú)法與絹云母形成很好的界面層，在外力的左右下，由于應力集中效應，很容易發(fā)生斷裂，但是聚四氟乙烯粉的含量很少，因此對復合材料的力學(xué)性能影響并不是太大。
    綜上所述，尼龍1212經(jīng)過(guò)絹云母和適量的固體潤滑劑(聚四氟乙烯)復合填充改性后，由于協(xié)同效應，一方面，固體潤滑劑可以在摩擦表面形成潤滑轉移膜，減小磨擦力降低摩擦系數的同時(shí)減少了摩擦熱的產(chǎn)生，避免了表面的熱量積累對復合材料中基體樹(shù)脂的熔融破壞，另一方面復合材料的剛性并未受到很大破壞，仍然保持著(zhù)較高的承載能力。上述原因均對復合材料耐磨性的提高有積極作用。同時(shí)，聚四氟乙烯粉的加入并沒(méi)有使復合材料的綜合力學(xué)性能出現明顯程度的下降。


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