碳納米管/聚酰亞胺復(fù)合薄膜在海水潤滑條件下的摩擦學(xué)性能研究

1.8萬字 35頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 聚酰亞胺(Polyimide，PI)是一種具有優(yōu)異的機(jī)械性能和耐熱性能、低介電常數(shù)、以及自潤滑性能的高性能高分子材料，已被廣泛應(yīng)用于電子電器、隔膜、復(fù)合薄膜以及航天航空等領(lǐng)域。碳納米管(Carbon Nanotubes，CNTs)具有大長徑比、高熱導(dǎo)率、導(dǎo)電以及具有超強(qiáng)的耐磨性和自潤滑性等特性，其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能使之成為聚合物基復(fù)合薄膜的理想增強(qiáng)體。對于聚合物基納米復(fù)合薄膜，納米粒子在基體中的均勻分散至關(guān)重要。通過對聚合物或納米粒子進(jìn)行改性，可提高基體與填料之間的相容性，增加其界面相互作用。所以，利用碳納米管納米復(fù)合改性聚酰亞胺將是提高聚酰亞胺綜合性能的有效途徑。
材料在海水環(huán)境中的摩擦學(xué)特性研究是新的摩擦學(xué)研究領(lǐng)域，它對海洋的深入探測和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。本文選用聚酰亞胺為聚合物基體，采用原位聚合法制備不同碳納米管摻量的碳納米管/聚酰亞胺復(fù)合薄膜，并對以碳納米管的含量對于復(fù)合薄膜在海水條件下的摩擦學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究。通過混酸酸化的方法對碳納米管進(jìn)行修飾，我們制備了羧基化碳納米管；采用超聲分散-原位復(fù)合的方法制備了相應(yīng)的羧基化碳納米管/聚酰亞胺（CNTs-COOH/PI）復(fù)合薄膜。我們通過掃描電子顯微鏡（SEM）系統(tǒng)研究了填料在基體中的分散狀態(tài)，通過熱X射線衍射儀（XRD）、UMT-2高溫摩擦磨損儀等研究了填料對于PI 復(fù)合薄膜晶型和摩擦學(xué)學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，混酸酸化后的CNTs-COOH在PI基體分散性良好，形成了良好的界面作用。隨著CNTs-COOH的添加量的增加，CNTs-COOH/PI復(fù)合薄膜摩擦系數(shù)降低，磨損機(jī)理從磨粒磨損轉(zhuǎn)變成粘著磨損。與干摩擦條件下的CNTs-COOH/PI復(fù)合薄膜相比，海水摩擦條件下的CNTs-COOH/PI復(fù)合薄膜擁有更低的摩擦系數(shù)和磨損率。


關(guān)鍵詞 碳納米管 ，羧基化碳納米管，聚酰亞胺復(fù)合薄膜，摩擦學(xué)性能