Page 65 - 《摩擦学学报》2021年第4期
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508 摩 擦 学 学 报 第 41 卷
伸强度的恶化影响占据主导地位. 因此，无论是纯的 尺寸的PTFE带晶，但POB阻碍了带晶的运动、取向、
PTFE还是PTFE/POB材料，其拉伸强度均随着辐照剂 再结晶过程，其强迫高弹形变量较小，且随着无定型
量的增加而大幅度降低. 尽管如此，我们可以看到，相 区PTFE分子链的变短而降低.
比PTFE材料，在辐照剂量高于1 500 Gy后，PTFE/POB 2.4 摩擦磨损性能
随着辐照剂量的继续增大，拉伸强度降低趋势并不显 通过上述研究可以发现，对于PTFE和PTFE/POB
著，而逐渐趋于稳定. 这主要由于POB的加入提高了 材料，γ射线辐照主要对PTFE分子链长和结晶度有较
PTFE材料的抗辐照能力，PTFE的分子量并未随着辐 大影响，具体表现为分子量降低和结晶度增大. 关于
照剂量的增大发生明显的降低. 结晶结构等对于PTFE摩擦磨损性能的影响研究很
相比拉伸强度，辐照对于PTFE、PTFE/POB材料 多，早在上世纪六十年代，Lontz等 通过调整冷却速
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的断裂伸长率的影响更为复杂. 尤其是纯的PTFE材 率获得不同结晶度的PTFE材料，测定其磨损率发现，
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料，在1 000 Gy、1 500 Gy辐照剂量下，断裂伸长率相 样品的结晶度越小，磨损越小；Toyooka等 分别考察
比辐照前并没有下降，反而有明显上升，当剂量进一 了冷却速率、结晶情况、抗磨性三者之间的关系，研究
步增大时，断裂伸长率才逐渐降低. 而对于PTFE/POB 发现，磨损与结晶度无关，只随PTFE带晶宽度的增大
材料而言，辐照对于断裂伸长率的影响相对比较简 而增大. 胡廷永等 在研究同种分子量PTFE的结晶结
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单，随着剂量的增大逐渐降低. 从该结果可以得出，纯 构与抗磨性之间的关系时，也发现PTFE材料随着冷
PTFE材料的断裂伸长率并不是简单仅受到无定型区 却速率减慢，带晶增宽，结晶度增大，磨损增大. 但在
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PTFE分子量的影响. 钱平吉等 研究了聚四氟乙烯结 研究不同分子量PTFE的结晶度与抗磨性之间的关系
晶形态与拉伸性能的关系时发现，聚四氟乙烯拉伸断 时，虽然发现PTFE材料的抗磨性因分子量减小和结
裂可能是带状晶体间的松脱，而并非意味着大量分子 晶度增大而有所改善，但看不出明显规律，认为单纯
链的断裂，在拉伸时大分子链并未平行于拉力方向取 用结晶度或带晶宽度解释PTFE的磨损机理是不适当
向，而是带状晶体的长轴方向平行于拉力方向取向. 的，其转移膜的控制因素是分子特征而不是带晶结构.
因此，从这个角度上看，本试验中辐照作用下的 为进一步揭示辐照环境下PTFE结构变化与摩擦
PTFE分子链长越来越短，无论是新形成结晶区还是 磨损性能之间的相关性，采用M-200环-块接触摩擦磨
原本存在的结晶区，PTFE带状结晶尺寸在辐照作用 损试验机对辐照前后PTFE/POB样品进行摩擦学性能
下变得越来越小，相比辐照前，小尺寸的PTFE带晶在 表征. 由于PTFE耐磨性较差，在相同摩擦测试工况下
拉伸力作用下更易于运动、取向、再结晶，因此材料宏 无法完成与PTFE/POB材料的对比试验，故本文中未
观上表现出较大的强迫高弹形变，故断裂伸长率较大. 对PTFE材料的摩擦磨损性能进行研究.
尽管如此，这并不代表着PTFE材料的断裂伸长率与 图6(a)为不同剂量辐照后PTFE/POB材料的摩擦
分子链长无关系，当辐照剂量大于1 500 Gy时，分子链 系数变化曲线，可以看出，相比辐照前，辐照后材料的
变得足够短，其拉伸断裂应力较小，故断裂伸长率也 摩擦系数均有不同程度的降低，且随着辐照剂量的增
会较小. 至于PTFE/POB材料，虽然同样具有大量的小 大，PTFE/POB材料的摩擦系数呈现先增大后减小的
0.5 10
(a) (b)
0.4 8
Friction coefficient 0.3 Wear width/mm 6 4
0.2
0.1 2
0.0 0
Unirradiated 1 000 Gy 1 500 Gy 2 200 Gy 2 200 Gy Unirradiated 1 000 Gy 1 500 Gy 2 200 Gy 2 200 Gy
Fig. 6 Friction coefficient (a) and wear width (b) of irradiated PTFE/POB as a function of absorbed dose
图 6 不同剂量辐照后PTFE/POB材料的摩擦磨损性能：(a)摩擦系数；(b)磨痕宽度
