Page 86 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 王娜, 等: PTFE@SiO 2 核壳型添加剂在不同实验条件下的的水润滑性能 529

以及温度下，在水中加入物理混合的PTFE/SiO 复合 光导致的划痕在磨痕中清晰可见，而且从磨痕的高倍
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粒子均会加剧不锈钢的磨损. SEM照片中可以看出，磨损表面仅呈现轻微的犁沟磨
以上研究表明，所制备的核壳PTFE@SiO 复合粒 损，表明核壳型PTFE@SiO 复合粒子作为水基添加剂
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子可作为性能优良的水润滑添加剂来使用. 为了揭示 具有良好的耐磨损特性. 另外，在其对偶小球的磨损
其摩擦机理，图8示出在室温环境下，当滑动速率为 表面上[图8(d)]，除了有两条可能由对偶钢基底表面
0.019 m/s且试样粗糙度为0.2 μm时，不同润滑剂作用
粗糙峰划伤导致的明显划痕以外，磨斑表面基本呈光
下的摩擦副表面磨损形貌. 从图8中可以发现，与磨损
滑状. 结合前面摩擦学性能的测试结果，可以认为
体积变化趋势相对应，由PTFE@SiO 、PTFE/SiO 以及 PTFE@SiO 润滑剂所具有的优异摩擦学性能主要与
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纯水润滑剂作用下样块的磨痕宽度及磨斑直径的大 2
保护性摩擦转移膜的形成有关. 另外，从结果来看，
小呈以下规律：PTFE/SiO ＞纯水＞PTFE@SiO . 从图8(b)
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PTFE和SiO 粒子在水中的物理混合加入不仅没有起
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可以发现，物理混合PTFE/SiO 样块的磨痕宽度最大，
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到减摩抗磨作用，反而加剧了摩擦副的磨损，而添加
呈典型的黏着磨损和由磨粒导致的犁沟磨损，大量的
PTFE@SiO 复合粒子则可显著降低摩擦和磨损，因此
磨屑堆积在磨斑表面上，对其造成严重的犁削，因此， 2
核壳复合结构用于水基润滑添加剂具有显著的优势.
SiO 团聚体以及硬质磨屑对表面的犁削是物理混合
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为了进一步证明在PTFE@SiO 水基润滑剂作用
PTFE/SiO 复合粒子加剧纯水对不锈钢磨损的主要原 2
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因. 从图8(c、f)可以发现，在纯水润滑的摩擦界面上主 下，不锈钢摩擦副表面有保护性转移膜生成，图9示出
要发生的是黏着磨损以及磨粒磨损，与PTFE/SiO 润 了钢盘磨痕表面的元素分布扫描图. 可以发现，在磨
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滑剂相比，其磨损表面略为光滑. 然而从图8(a)可以发 痕表面存在C、F、O和Si四种元素，而且每种元素呈均
现，由PTFE@SiO 润滑剂作用的磨损表面其磨痕深度 匀状分布，证明在摩擦副表面确有保护性的转移膜生
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最浅，甚至没有盖过基体材料原始的抛光痕迹，由抛 成，使其保持优异的低摩擦和高耐磨特性 .

C F

O Si

25 μm

F
5 w(C)/%: 26.51%
Intensity/a.u. O Si w(O)/%: 59.01%
w(F)/%: 11.52%
w(Si)/%: 2.96%

0 C
0 5 10 15 20
Dinding energykeV
Fig. 9 Scanning map of element distribution of wear spot with PTFE@SiO 2 lubricant
图 9 PTFE@SiO 2 润滑剂作用下的磨痕表面元素分布扫描图

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基于以上分析，获得核壳PTFE@SiO 粒子具有优 的转移膜 ，其中PTFE组分发挥其固有的低摩擦特
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异水润滑特性的主要原因如下：在摩擦过程中，PTFE 性，而P(MMA-co-MPS)和SiO 组分共同提供高承载和
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核和SiO 壳之间牢固的化学键合作用使得PTFE和 高耐磨性能 . 另外，SiO 的存在增加了转移膜与对
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SiO 不会分离而是呈均匀连续分布，形成了性能良好 偶表面之间的结合强度 ，使得转移膜的质量得到了
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