文 献 综 述

1 课题背景

PEEK具有高的力学强度、耐疲芳性、耐热老化性、耐腐蚀性、耐高温性、耐热水解性、易加工成型性等优点，后来发现它的生物相容性也很优越^[1]。但其本身也存在着缺点，PEEK摩擦系数比较高，容易失效

2 PEEK复合材料的摩擦学性能

为了提高PEEK的摩擦学性能，通过将PEEK与粒子、纤维、无机-有机等进行共混制备PEEK复合材料，已经成为了提高PEEK摩擦学性能和力学性能的首选。近年来PEEK复合材料表现出的优异摩擦学性能引起了广泛的关注^[1]。

2．1粒子填充型PEEK复合材料

由于纳米粒子拥有良好的力学性能和表面活性，因而将纳米粒子填充到PEEK中能够明显地改善材料的力学性能和摩擦学性能^[5]。

王海滨^[6]以PEEK树脂作为基体材料，稀土Gd₂O₃作为填料，通过控制磺化的条件，制备出了质量轻、价格便宜、无毒、性能稳定而且屏蔽效果好的PEEK基射线屏蔽复合材料。

钟莹洁^[7]等人采用熔融共混法制备出了碳纤维(CF)和氧化锆颗粒(ZrO₂)共混的PEEK复合材料，并研究了复合材料在水中的摩擦学性能。

2.2纤维增强型PEEK复合材料

焦素娟^[9]等人通过CF、C及聚四氟乙烯(PTFE)填充改性PEEK，在水润滑的条件下，用3种不同的复合材料与不锈钢进行对摩，并且研究对摩时的摩擦磨损性能。结果表明：CF的含量对摩擦副的摩擦系数影响并不大，随着炭纤维含量的增加，磨损率反而减小；随着载荷的增大，摩擦系数先下降后升高，当载荷较小时，填充PEEK复合材料的磨损率随载荷的增大而慢慢增加，当载荷超过定值后，磨损率急剧增加。

马娜^[10]等人采用注塑成型的方法制备了PEEK基体、短碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK）、钛酸钾晶须/聚醚醚酮(PTW/PEEK)、短碳纤维/钛酸钾晶须/聚醚醚酮(CE/PTW/PEEK)这4种复合材料，对材料的干摩擦性能以及摩擦表面的摩擦学性能进行了研究。实验表明：CF/PEEK主要为磨粒磨损，可以观察到CF的减薄与脱落；PTW/PEEK则表现为疲劳磨损和磨粒磨损。由于纤维和晶须之间的协同作用的影响，CE/PTW/PEEK混杂的复合材料增强的摩擦磨损性能比CF/PEEK和PTW/PEEK混杂的复合材料增强的摩擦磨损性能更加优异。

2.3有机-无机共混型PEEK复合材料

由于无机粒子具有优良的力学性能，而聚合物具有良好的润滑性能，因此通过有机粒子与无机纳米粒子间的协同作用可以提高PEEK复合材料的摩擦学性能^[1]。

彭旭东^[11]等人采用热压成型方法制备了纳米Al₂O₃和纳米TiO₂，分别与PTFE共混来填充PEEK，制备得到两种PEEK复合材料，并且研究了2种共混复合材料在干摩擦的条件下进行摩擦的行为。结果表明：材料中纳米粒子的种类与其含量影响复合材料的摩擦因数，并且对载荷有着明显的依赖性；当纳米Al₂O₃的质量分数为5%~7%时，PEEK复合材料的摩擦因数和比磨损率达到最小值；变化外加的载荷，摩擦因数也随之呈现变化。

李敏^[12]通过注塑成型的工艺，对不同含量的短碳纤维(SCF)、短玻璃纤维(SGF)、PTFE、膨胀石墨(EG)以及纳米颗粒TiO₂改性的16个PEEK复合材料的配方进行对比试验分析，研究不同的配方对复合材料的综合性能的影响。实验表明：适量的SCF和SGF能够有效地增强PEEK复合材料的力学性能及热学性能，并且SCF的增强效果更为显著；而适当的高温处理能够改善PEEK复合材料的综合性能。由于PTFE和PEEK的相容性不好，PTFE的加入显著降低了PEEK复合材料的拉伸、冲击以及硬度这3个力学性能。

3 离子液体润滑介质

离子液体是指仅仅由离子组成在室温或低温下为液体的盐，具有低挥发性、高热稳定性、不可燃、熔点低等性质，这些性能是润滑剂所需的，因而离子液体能作为高性能的液体润滑剂应用在高温、高真空环境下的特殊机械的润滑中。离子液体的特性与理想润滑剂的主要性能要求完全符合^[13]。

离子液体外观看起来像水或者甘油，具有独特的物理性质和化学性质: (1)液态温度范围广，离子液体呈现液态的温度区间绝大多数在300℃以上，稳定性很高，具有不可燃性；(2)溶解性强，通过对其阴阳离子的设计，能够调节它对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，是许多化学反应的优良溶剂；(3)挥发性极低，无污染，在高温下也不易挥发，可用于高真空体系；(4)粘度大，常温下的黏度是水粘度的几十倍甚至上百倍；(5)熔点低。离子液体的这些特性是成为优良润滑剂的基本条件^[14]。

3.1纯离子液体的摩擦学性能

纯离子液体是指利用不加入添加剂的纯离子液体作为润滑剂的离子液体^[14]。王海忠^[15]等人合成了1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体，研究了它的润滑作用和摩擦磨损学性能。结果表明：1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐离子液在低温下的流动性能很好，对钢/钢摩擦副表现出优异的润滑性，摩擦系数极低，并且抗磨性能优良。

牟宗刚^[16]等人合成了1-(2#8217;-O,O-二乙基膦酰乙基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐离子液体。把制备出来的离子液体作为润滑剂，通过SRV摩擦磨损试验机对钢/铝、钢/钢摩擦副进行摩擦学性能测试，研究其摩擦磨损学性能。结果表明：合成的离子液体具有优良的润滑性能，很低的摩擦因数，以及优异的抗磨性能。

3.2添加剂型离子液体的摩擦学性能

离子液体中含有氮杂环摩擦学结构特征的和多种摩擦学活性元素的复合润滑添加剂，表现出良好的摩擦学性能，所以添加剂型离子液体能作为多种基础油的添加剂^[14]。

姚美焕^[17]等人合成了3种不同连接链的双咪唑离子液体，通过核磁共振谱仪、SRV-IV型摩擦磨损试验机、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对离子液体进行研究。实验表明：在恒温下的摩擦磨损试验比在变温下的摩擦磨损试验更能体现不同双咪唑离子液体的高温摩擦学性能差异；而且，烷基链连接的双咪唑离子液体的减摩抗磨性能高于醚链连接的双咪唑离子液体。与此同时，缩短双咪唑离子液体的连接链长度有利于它的摩擦学性能的提高。

3.3无卤素离子液体

由于残留在离子液体中的卤素阴离子在一定程度上会影响离子液体的物理性能和化学性质，因此，出现了无卤素离子液体^[18]。无卤素离子液体在一定程度上改变了润滑性能，而且无卤素离子液体在环保角度上讲，不对环境造成污染。

Yuriko Kondo^[19]等人通过研究，金属无卤素离子液体的润滑性不如含有卤素的离子液体，但是它们不会造成任何显著的腐蚀影响。它认为，陶瓷润滑取决于表面和离子液体之间的化学相互作用。离子液体具有不同的润滑性能与每个氮化物涂层。

4 结论

PEEK作为一种半晶态热塑性高性能特种工程塑料，由于其优异的综合性能，使PEEK发挥着越来越重要的作用[20]。由于PEEK复合材料具有优异的摩擦学性能，因此为了满足工程应用的需要，利用PEEK复合材料进行不同配方的改性，并且在无卤素离子液体介质下，使其的摩擦学性能的应用领域能够得到不断地扩大。

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