聚合物刷水润滑条件下水膜厚度和摩擦学行为的相关性研究

• 作者: 李金鹏 杨淑燕 吴杨 栗心明 郭峰 周峰
• 来源期刊: 摩擦学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 聚合物刷PSPMA 水合润滑 流体动压润滑 成膜性能 润滑增强效应
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 858-869
• 页数: 12页
• 分类号: TH117.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.16078/j.tribology.2020188

摘要

利用表面引发原子转移自由基聚合技术(SI-ARTP)在钢球和玻璃盘摩擦副表面分别接枝亲水性聚合物刷-聚甲基丙烯酸-3-磺酸丙酯钾盐(PSPMA),去离子水作为润滑剂,在球-盘式摩擦试验机和纳米级薄膜厚度测量装置上开展了其宏观摩擦学性能研究,探讨了流体动压效应介入下的聚合物刷水润滑机理.利用光干涉技术观察了低卷吸速度下(4mm/s)接触区域水膜分布情况,发现滚道两侧水膜的形状由初始状态的圆形随着时间逐渐沿着卷吸方向分布,证实了聚合物刷通过不断捕获周围的水分子形成了1层稳定的水膜;通过控制卷吸速度从1 mm/s连续增加512 mm/s实现了润滑状态的转变,低卷吸速度时处于薄膜润滑状态,膜厚不依赖于速度且稳定在35nm左右,接触区内有效水膜的建立归功于聚合物刷的水合效应;当速度大于32 mm/s时处于弹流润滑状态,膜厚的测量值高于等黏弹膜厚公式的预测值(2～12 nm)和水合效应促成的膜厚值(约35 nm)之和,这意味着在流体动压润滑作用下聚合物刷表现出了优异的润滑增强作用,是水合效应和流体动压效应协同作用的结果.