【摩擦磨损与润滑】西南交通大学蔡振兵研究员团队：γ射线辐照对PA66结构和摩擦学性能的影响
科技
科学
2024-11-22 17:51
重庆
![]()
![]()
PA66是聚酰胺材料中的一种，俗称尼龙，是一种重要的工程半结晶聚合物。PA66分子主链上重复的酰胺基团（—CONH—）是其主要特征，其酰胺基团中亚胺基上氢原子易与邻近羰基上的氧结合，形成氢键结构，大量的氢键利于分子链的有序排列和晶体的形成，因此PA66具有较高的强度和耐磨性。PA66还具有易加工、质量轻、一定的耐热性等优点，在很多领域可以替代金属材料用于机械零部件，主要应用于齿轮、轴承等对摩擦学性能有一定要求的组件中。应用于核电站机械中的PA66受到辐射的影响，会发生相对快速的老化现象，辐射产生的多种射线导致高分子材料发生分子链断裂或交联，从而对材料的性能产生影响。近年来，针对高分子材料的电子束或γ射线辐照老化的研究较多。西南交通大学蔡振兵研究员团队针对50~1000kGy剂量γ射线对PA66的摩擦磨损性能和分子结构的影响进行了研究，以了解γ辐照对PA66结构变化与其摩擦学性能之间的关系，为PA66材料应用于核辐射环境提供参考。为了兼顾较低剂量辐照对PA66的影响，以及较高剂量辐照的变化趋势，本文选取递增梯度的辐照总剂量，分别为50、100、250、500、1000 kGy。
研究了PA66受到1000 kGy及更小剂量γ射线辐照后的分子结构变化情况，讨论了γ辐照对PA66摩擦学性能的影响，以及磨损形式和变化原因，得出以下结论。1）γ射线辐照对PA66分子链的影响以交联为主，材料的交联程度随着辐照剂量的增加而增强。同时，γ射线辐照破坏了晶体结构，导致结晶度随着辐照剂量的增加而降低。2）在大气环境下，辐照后PA66表面羰基的含量增加，并在辐照剂量达到1000 kGy时其表面形成了羟基，即含氧官能团的相对含量与辐照剂量呈正相关。3）磨痕中央的磨损形式始终为黏着伴随着犁削，因辐照导致材料分子的交联程度增大，在往复运动过程中对磨副（金属球）表面的微凸体犁削和黏着更多PA66材料，使得摩擦因数和磨损率都随着辐照剂量的增加而增加。4）在辐照过程中，PA66表面以裂纹形式释放应力，在摩擦磨损过程中可产生新裂纹及加剧磨痕边缘裂纹的扩展。在辐照剂量达到500 kGy后，磨痕边缘的磨损形式转变为疲劳磨损，未辐照和100 kGy试样的磨痕边缘磨损形式仍为黏着和犁削磨损。引文格式：欧阳杏, 张帆, 肖雨生, 等. γ 射线辐照对 PA66 结构和摩擦学性能的影响[J]. 表面技术, 2024, 53(19): 50-60.
OUYANG Xing, ZHANG
Fan, XIAO Yusheng, et al. Effects of γ-ray Irradiation on Structure and Tribological Properties of
PA66[J]. Surface Technology, 2024, 53(19): 50-60.
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.19.005
