填充改性聚四氟乙烯的力学性能研究进展(4)

刘春连等人研究了少量稀土氧化钐(S吨03)改性剂对PTFE/CF、PTFE/GF、PTFE/CF/GF复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。与纯PTFE强度相比，混杂纤维填料加入后，复合材料的拉伸强度和弯曲强度有所降低，但Sm2O3与纤维并用可有效提高复合材料强度和硬度。这可能是因为稀土氧化物具有特殊的4f电子层结构，使得Sm2O3的三价离子具有特殊的活性，从而使基体和填料之间发生某些反应，形成物理或化学交联结构，使纤维/PTFE界面结合强度增加。

2.3 纳米粒子

纳米材料是近年发展起来的具有优异性能的新材料，具有良好的塑性及韧性，其强度和硬度比普通粗晶材料高4-5倍。由于纳米粒子尺寸小、比表面积大，与聚合物间的界面面积及其相互作用大；因此可获得更理想的界面黏合。此外，二者热膨胀系数不匹配问题也得到了消除，纳米材料作为填料用于高分子材料改性，在力学性能方面取得了良好的效果，具有广阔的应用前景。

目前用于填充PTFE的纳米材料主要有纳米A12O3、SiO2、ZnO和CaCO3等，其中纳米A12O3是金属氧化物中硬度最高的一种。

何春霞等人对纳米SiO2、TiO2、A12O3、ZrO2填充PTFE复合材料进行了拉伸和硬度试验。结果表明：在PTFE中填充纳米SiO2、TiO2、A12O3、ZrO2后，其硬度增大，拉伸强度和断裂伸长率有不同程度的下降。对于纳米A12O3填充的PTFE，随着A12O3用量的增加，拉伸强度及断裂伸长率先下降，随后有一定的回升；当纳米A12O3的质量分数为10%时，PTFE复合材料的拉伸强度及断裂伸长率最大，磨损量最小，耐磨性最好，其综合力学性能达到最佳。另外，随着A12O3用量的增加，PTFE复合材料会从韧性材料转向脆性材料。即纳米SiO2的加入会使PTFE从塑性材料变为典型的脆性材料，其硬度也显著增大。