碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜在海水潤滑條件下的摩擦學性能研究

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，已被廣泛應用于電子電器、隔膜、復合薄膜以及航天航空等領域。碳納米管(Carbon Nanotubes，CNTs)具有大長徑比、高熱導率、導電以及具有超強的耐磨性和自潤滑性等特性，其優(yōu)異的物理和化學性能使之成為聚合物基復合薄膜的理想增強體。對于聚合物基納米復合薄膜，納米粒子在基體中的均勻分散至關重要。通過對聚合物或納米粒子進行改性，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)境中的摩擦學特性研究是新的摩擦學研究領域，它對海洋的深入探測和開發(fā)具有重要的指導意義。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/聚酰亞胺復合薄膜，并對以碳納米管的含量對于復合薄膜在海水條件下的摩擦學性能的影響進行了研究。通過混酸酸化的方法對碳納米管進行修飾，我們制備了羧基化碳納米管；采用超聲分散-原位復合的方法制備了相應的羧基化碳納米管/聚酰亞胺（CNTs-COOH/PI）復合薄膜。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 復合薄膜晶型和摩擦學學性能的影響。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復合薄膜摩擦系數(shù)降低，磨損機理從磨粒磨損轉(zhuǎn)變成粘著磨損。與干摩擦條件下的CNTs-COOH/PI復合薄膜相比，海水摩擦條件下的CNTs-COOH/PI復合薄膜擁有更低的摩擦系數(shù)和磨損率。


關鍵詞 碳納米管 ，羧基化碳納米管，聚酰亞胺復合薄膜，摩擦學性能