Page 66 - 摩擦学学报2025年第10期

第 10 期 郭红, 等: 多材料熔融沉积制备PEEK/PEI交替层状结构的摩擦学特性 1463

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于1 652 cm 处的峰是C=O伸缩振动峰，无论是纯PEEK 面的CF分布不均匀，出现轻微的团聚和拔出现象，这
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还是CF/PEEK复合材料都能清晰的观察上述特征峰. 同 降低了复合材料的力学性能 .
时，2种材料的其余对应特征峰位置一样，说明MWCNT、 2.2 MWCNT+PEI/CFs+PEEK层状复合材料的

CF填料对PEI和PEEK的大分子结构没有影响. 摩擦性能分析
在氮气气氛下，CF/PEEK复合材料的最大分解速 2.2.1 CF含量对MWCNT+PEI/CFs+PEEK层状复合

率对应的温度(T max )比纯树脂都有所提高，如图3(c~d) 材料摩擦系数的影响
所示，5%热失重温度(Td5)均大于500 ℃，随着CF含量 为研究MWCNT+PEI/CFs+PEEK层状复合材料摩
的增加，Td5略有增加，表明CF的添加提高了基体的 擦学性能的最佳CF含量，对不同含量CF的层状复合
分解温度. 在800 ℃时，CF/PEEK复合材料表现出比纯 材料进行相同条件下的旋转干摩擦. 图5所示为添加
PEEK更高的残炭率，说明PEEK分子链被限制在分散 不同质量分数CF的层状复合材料的瞬时摩擦系数曲
良好的CF表面，限制PEEK分子的热运动，抑制分子 线. 从图5可以看出，MWCNT+PEI/CFs+PEEK层状复

链转移，最终提高复合材料的热稳定性. 合材料的摩擦行为很大程度上取决于CF的含量，添加
2.1.2 MWCNT、CF在两相基体中的分散性 CF之后复合材料的稳态摩擦系数明显降低，并且在整
图4所示为MWCNT+PEI/CFs+PEEK层状复合材 个滑动过程中，摩擦系数曲线均比之前更平稳. 从图5
料断面形貌特征的SEM照片，可以明显观察到断裂面 可以看出，CF增强层状复合材料的摩擦系数曲线在滑

相对光滑. 纤维质量分数在5%~15%之间的CF/PEEK 动过程中分为2个阶段，其中初期阶段，基体表面
复合材料，在充足的热能驱动下，PEEK和PEI相邻丝 CF凸起与钢环表面相对摩擦产生的碎屑填充钢环表
材间的分子链相互扩散，几乎看不到相邻丝材之间的 面凹槽，致使其摩擦系数迅速下降；随着摩擦过程的
结合界面，表明2种材料界面粘合良好，复合材料在摩 持续，磨损表面出现更大的磨损，并且随着温度的升
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擦过程中可以有效地承载外部应力 . 当纤维质量分 高摩擦系数也逐渐升高. 随着滑动继续到达第二阶
数为20%时，CF/PEEK复合材料的高黏度导致断裂表 段，钢环表面隆起现象逐渐消失，摩擦状态达到稳定，

(a) 5CF/PEEK layer (b) MWCNT/PEI layer

MWCNT/PEI layer 10CF/PEEK layer

10 μm 100 μm 10 μm 100 μm

(c) (d) MWCNT/PEI layer
15CF/PEEK layer
20CF/PEEK layer
MWCNT/PEI layer

10 μm 100 μm 10 μm 100 μm

Fig. 4 SEM micrographs of fracture surface morphology of layered composites with CF of different mass fraction: (a) MWCNT+
PEI/5CF+PEEK; (b) MWCNT+PEI/10CF+PEEK; (c) MWCNT+PEI/15CF+PEEK; (d) MWCNT+PEI/20CF+PEEK
图 4 添加不同质量分数CF的层状复合材料淬断表面形貌的SEM照片：(a) MWCNT+PEI/5CF+PEEK；
(b) MWCNT+PEI/10CF+PEEK；(c) MWCNT+PEI/15CF+PEEK；(d) MWCNT+PEI/20CF+PEEK