Page 62 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 王超, 等: γ射线辐照聚四氟乙烯复合材料的结构和摩擦磨损性能研究 505

−1
−1
载荷为200 N，测试时间为7 200 s. 试验前摩擦面用 外光谱图. 1 200 cm 和1 146 cm 特征吸收峰分别对
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800 砂纸打磨，然后用丙酮棉球将表面擦拭干净. 试验 应于-CF -基团的反对称伸缩振动和对称伸缩振动，
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−1
−1
在常温下进行，由计算机自动记录摩擦系数数据. 1 735 cm 处对应POB中的羰基特征吸收峰，1 598 cm 、

−1
1 508 cm 吸收峰对应POB中苯环骨架伸缩振动峰. 对
2 结果与讨论
比辐照前后的红外光谱图，可以看出上述特征峰均没

2.1 化学结构 有发生明显变化，说明经过不同剂量γ射线辐照后，
图1是γ射线辐照前后PTFE、PTFE/POB样品的红 PTFE、PTFE/POB材料的分子结构并没有发生明显变化.

(a) (b)
-Ar-
Unirradiated Unirradiated −1
Intensity/a.u. 1 500 Gy, 100 Gy/h Intensity/a.u. 1 500 Gy, 100 Gy/h 1 735 cm
1 000 Gy, 100 Gy/h
1 000 Gy, 100 Gy/h
2 200 Gy, 100 Gy/h
2 200 Gy, 100 Gy/h
3 000 Gy, 100 Gy/h
3 000 Gy, 100 Gy/h
1 200 cm −1 1 146 cm −1 1 200 cm −1 1 146 cm −1
-CF 2 -
-CF 2 -
3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 0 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
Wavenumber/cm −1 Wavenumber/cm −1
Fig. 1 FT-IR spectra of pristine and irradiated PTFE (a) and PTFE/POB (b)
图 1 不同剂量辐照之后材料的表面FT-IR分析：(a) PTFE；(b) PTFE/POB

为进一步判断γ射线辐照是否对PTFE、PTFE/POB 链，通常情况下，分子链相互缠绕，结晶度较低. γ射线
材料的聚集态结构产生影响，对辐照后的样品进行了 辐照后，PTFE分子链的无定型区发生断裂，导致分子
XRD表征. 如图2所示，可以发现两组谱图均在18°附 链变短、发生重排，但重排后的结晶区规整度较差，因
近出现了PTFE的结晶特征峰，除此之外，并未出现新 此晶面间距较大. 然而，随着辐照剂量的增大，PTFE

的晶相. 仔细观察可以发现，随着辐射剂量的增大， 分子链破坏作用加大，分子链重排能力增强，规整性
PTFE和PTFE/POB材料的特征峰值均逐渐向衍射角 提高，因而纯PTFE材料的结晶特征峰又呈现出向高
小的方向移动，表明辐照后材料内部PTFE结晶区域 角度偏移的趋势.

晶面间距有增大的趋势. 其中，PTFE材料的特征峰偏 2.2 热性能
移较为明显和复杂，1 000 Gy、1 500 Gy剂量辐照后向 采用TGA分析辐照前后PTFE、PTFE/POB材料的
小角度偏移量较大，但随着剂量的继续增大，特征峰 热稳定性能. 如图3所示，未经辐照的PTFE材料在567 ℃
又向高角度偏移. 这主要是因为PTFE具有较长的分子 开始出现分解，而PTFE/POB在544 ℃开始出现分解.

16 100
(a) Unirradiated (b) Unirradiated
1 000 Gy, 100 Gy/h 1 000 Gy, 100 Gy/h
1 500 Gy, 100 Gy/h 80 1 500 Gy, 100 Gy/h
12 2 200 Gy, 100 Gy/h 2 200 Gy, 100 Gy/h
3 000 Gy, 100 Gy/h 60 3 000 Gy, 100 Gy/h
Intensity/10 3 8 Intensity/10 3 40

6 20

0
0
10 20 30 40 50 10 20 30 40 50
2θ/(°) 2θ/(°)

Fig. 2 XRD spectra of pristine and irradiated PTFE (a) and PTFE/POB (b)
图 2 不同剂量辐照后PTFE和PTFE/POB材料的XRD结果：(a) PTFE；(b) PTFE/POB