聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯形状记忆复合材料

以高分散性的氧化石墨烯(GO)作为增强相,通过溶剂挥发、高温环化的方法制备了聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯(PI-PHT)形状记忆复合材料。利用核磁、红外光谱、热重分析等对材料的结构和热稳定性进行表征,通过万能试验机对复合材料的力学性能进行测试,通过动态热机械分析仪对热机械性能、形状记忆性能、形状回复力等进行分析。结果表明:引入石墨烯后,复合材料的强度、韧性、热机械性能以及形状记忆性能明显提升,其中当GO的质量分数为5%时,复合材料的拉伸强度和韧性分别达到105.7 MPa和12.4 MJ/m~3(相比未添加GO的PI-PHT分别提高了1.3倍和2倍),并且其形状固定率、回复率和回复应力分别达到了97.2%、92.6%和9.46 MPa。

不同分子结构聚酰亚胺固-液复合摩擦学行为与润滑机理研究

设计合成了一种新型热固性聚酰亚胺(TPI)材料,利用DMA242C型动态热机械分析仪、万能试验机以及接触角测量仪等对其机械性能、热学性能以及表面基础油PAO10的润湿性能进行表征,并与商业化的热塑性聚酰亚胺YS-20作对比,考察了两种不同分子结构的聚酰亚胺(PI)在PAO10润滑下的摩擦学行为.球-盘摩擦试验结果表明,无论是在模拟的多次“启-停”往复运动,还是模拟一次“启-停”的旋转接触运动,TPI与PAO10的固-液复合体系均具有优异的抗磨减摩性能,主要归因于TPI与PAO10之间较好的润湿性与物理吸附作用.通过分子动力学模拟的方法,进一步验证了空间化学交联TPI的空间化学交联结构增强了其表面与PAO10之间的物理吸附作用,有助于提高边界膜的构筑速度与承载能力,进而改善了两者复合体系的摩擦学行为.

原子氧辐照对含苯并咪唑结构聚酰亚胺摩擦学性能影响研究

聚合物及其复合材料的抗原子氧辐照性是影响其在空间装备应用过程中可靠性和安全性的重要因素。研究表明含硫、氮等杂原子的芳杂环聚合物具有一定的抗原子氧辐照性能。因此,从聚合物分子链角度出发设计并制备具有抗辐照性能的聚合物是一种有效的途径。目前,关于聚醚砜、聚砜及聚酰亚胺等聚合物抗辐照性能的研究表明,引入具有良好耐热性能的化学基团能有效提高聚合物的抗原子氧辐照性能。聚苯并咪唑因结构中特殊的苯并咪唑结构赋予了其良好的耐热性能,使其表现出良好的抗原子氧辐照的潜质。但聚苯并咪唑的合成条件较为苛刻,因此将苯并咪唑结构引入聚酰亚胺的主链中成为了一种改善其抗辐照性能的良好解决方案。本工作采用传统的两步法合成了一种含苯并咪唑结构的聚酰亚胺(PMI),研究了聚合物薄膜在原子氧辐照(AO)前后的力学性能和摩擦学性能,并与不含苯并咪唑基团的聚酰亚胺(YS-20)薄膜进行了比较。结果表明,含苯并咪唑结构聚酰亚胺的抗氧化性能和力学性能均优于不含苯并咪唑基团的聚酰亚胺(YS-20)。通过对比辐照时间对薄膜的影响,发现不同辐照时间后,PMI系列表现出较低的粗糙度。这一结果通过表面三维形貌图也得到了证明。通过对辐照后表面C和O元素价态和组成分析结果表明,与YS-20相比,PMI表现出较低的碳化程度。同时主链中芳杂环结构也提高了聚合物的耐温性能和机械强度,其中PMI的玻璃化转变温度高达365℃。通过球盘摩擦实验考察了辐照前后摩擦性能的演变。结果表明,由于抗AO性能的不同,聚合物薄膜的显微硬度和模量呈现出不同的变化趋势,导致AO辐照后的摩擦学性能不同。

纳米SiC和微米SiC填充聚醚醚酮的磨损机理研究

利用热压法分别以纳米SiC和微米SiC作为填料制取了两类不同SiC填充的聚醚醚酮复合材料，并对它们在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究，同时还用扫描电子显微镜对摩擦表面形貌进行了观察，进而对材料的磨损机理作了分析与讨论。研究结果表明，10％（wt）纳米SiC作为填料能有效的改善其填充聚醚醚酮的摩擦磨损性能，而相同含量的微米SiC作为填料只能使其填充聚醚醚酮的耐磨性能有所改善，但没有减摩效果。微米SiC填充聚醚醚酮的磨损方式是以严重的犁削和磨料磨损为主，而纳米SiC填充聚醚醚酮的磨损方式则是以轻微的粘着磨损为主。

水润滑下纳米Si_3N_4填充PEEK摩擦表面的研究

纳米Ｓｉ３Ｎ４填充ＰＥＥＫ复合材料具有良好的摩擦学性能［１］。通常在水润滑下聚合物复合材料的耐磨性能变差［２］，作者研究了在水润滑条件下纳米Ｓｉ３Ｎ４填充ＰＥＥＫ复合材料的摩擦磨损性能，发现摩擦性能有所改善，但磨损率却增加了一个数量级。为了探讨其磨损...

纳米ZrO_2填充PEEK的摩擦表面和转移膜

研究了微粒直径分别为10nm和86nm的两种纳米ZrO2［填料含量为7．5％（质量分数，下同）］填充PEEK的摩擦磨损性能，用扫描电子显微镜对摩擦表面和转移膜的形貌进行了观察研究，并对材料的磨损机理作了分析与讨论．

聚苯酯、聚酰亚胺填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

利用M 2 0 0 0型试验机考察了一种以聚苯酯、聚酰亚胺填充聚四氟乙烯复合材料 ,发现此复合材料具有优良自润滑性能 ,PTFE、EKONOL、PI之比为 5 0∶30∶2 0是本实验的最佳配比。运用扫描电子显微镜 (SEM)对磨损表面进行观察和分析。研究结果表明 ,聚酰亚胺可以增加转移膜与对偶的结合强度 。

碳纤维及石墨填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

利用M 2 0 0型环 块摩擦磨损试验机对石墨 (Gr .)及碳纤维 (CF)填充聚四氟乙烯 (PTFE)复合材料的摩擦磨损性能进行了研究 ,探讨了石墨及碳纤维的协同润滑效应。认为碳纤维的加入大大提高了复合材料的承载能力 ,石墨的加入减小了碳纤维表面与对偶的摩擦系数 ,从而降低了碳纤维的脱落趋势 ,提高了复合材料的耐磨性。利用扫描电子显微镜 (SEM)对PTFE复合材料的摩擦面及对偶转移膜进行了观察。结果表明 ,本实验中 2 0 %的石墨和 10 %碳纤维填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能最好 ,且在高载荷下的摩擦磨损性能尤为突出 ,具有一定的应用价值。

纤维增强聚合物基复合材料的界面性能

针对纤维增强聚合物基复合材料的界面性能,系统阐述了其界面层的结构和作用机理,详细介绍了界面结晶效应对力学性能的影响及界面性能的表征方法,最后论述了几种有效的纤维表面改性方法及改性效果。

锡青铜梯度自润滑复合材料的摩擦学性能

利用粉末冶金工艺设计和制备了新型润滑材料——锡青铜梯度自润滑复合材料;在MM-200型摩擦磨损试验机上考察了其摩擦学性能,利用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌,进而探讨了其摩擦磨损机理.结果表明:锡青铜梯度自润滑复合材料摩擦学性能优异,且偶件损伤轻微;所研制的锡青铜梯度自润滑复合材料的摩擦学性能优于目前国内常用的金属润滑材料555铅青铜、6501锡青铜以及进口多层金属润滑材料;锡青铜梯度自润滑复合材料的优异减摩抗磨性能取决于其特殊的梯度结构.

聚酰亚胺/二硫化钼插层复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究

用插层法制备了聚酰亚胺/二硫化钼插层复合材料(PI/MoS2),采用X射线衍射仪、红外光谱仪以及扫描电子显微镜等对材料的结构进行表征,采用四球长磨摩擦磨损试验机考察了聚酰亚胺/二硫化钼插层复合材料作为润滑脂添加剂的摩擦磨损行为.结果表明,所合成的PI/MoS2插层复合材料作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副表现出良好的减摩抗磨作用.这主要是由于在摩擦过程中钢球表面形成了由FeSO4、MoO3及Fe的氧化物等组成的边界润滑及防护薄膜所致.

多孔聚酰亚胺含油材料的储油性能及摩擦学行为研究

通过冷压热烧结技术制备了多孔聚酰亚胺(PI)材料,利用其多孔结构分别浸渍不同性质的润滑油M1、M1001和P200得到3种PI含油材料.研究了多孔PI材料的微观结构,并考察了PI含油材料的储油性能和摩擦磨损性能.结果表明:多孔PI材料呈现"墨水瓶"型贯通孔结构,孔径分布较窄约为1.6μm,孔隙率为26%,3种PI含油材料的含油率只与所含润滑油密度相关,而油保持率大小则随着润滑油黏度的增大而增大;在摩擦过程中3种PI含油材料的摩擦系数均稳定且小于0.1,对于含润滑油M1和M1001的PI含油材料其摩擦系数随着转速的提高而增大,而含P200的PI含油材料的摩擦系数却随着转速的增大而明显降低.根据上述实验结果,提出多孔PI含油材料的纳米薄膜润滑模型.

锡青铜网增强锡青铜基自润滑复合材料的机械和摩擦学性能研究

采用粉末冶金工艺制备了锡青铜网增强的锡青铜基自润滑复合材料,考察了锡青铜网对复合材料机械性能和摩擦学性能的影响.研究表明:锡青铜网对研制材料的增强作用主要是由于锡青铜网与基体界面相容性良好,热膨胀系数相近,界面结合强度高,从而减少了增强体与基体之间的裂纹或空隙,且网状金属丝间的筋结与支撑提高了材料的断裂能所致;加入一定量的金属网片提高了材料的耐磨性,但金属网片含量过高会导致转移膜的破坏,从而增大摩擦系数,降低复合材料的强度和耐磨性能.

二硫化钼/炭纤维对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响

采用热压成型制备了10%炭纤维和不同二硫化钼含量填充的聚酰亚胺(PI)复合材料,利用M-2000摩擦磨损试验机考察了炭纤维、二硫化钼填充PI复合材料的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜分析了PI复合材料的磨损表面及对偶表面转移膜形貌,并探讨了炭纤维、二硫化钼对PI复合材料的摩擦学性能影响。结果表明,炭纤维、二硫化钼具有协同效应,填充PI复合材料具有摩擦系数小,磨损率低的特点;当二硫化钼的含量为35%,炭纤维含量10%时,PI复合材料可以获得最好的摩擦学性能。

微晶玻璃的摩擦学特性研究进展

微晶玻璃及其复合材料在各种摩擦条件下 ,尤其是干摩擦下优良的摩擦学特性赋予了材料很大的研究开发潜力。本文综述了微晶玻璃的摩擦磨损行为与机制 ,并提出了微晶玻璃在摩擦学领域需要进一步探讨的问题。

γ射线辐照聚四氟乙烯复合材料的结构和摩擦磨损性能研究

通过γ射线辐照聚苯酯改性聚四氟乙烯(PTFE/POB)复合材料,利用红外光谱、X射线衍射、DSC等对辐照前后材料的化学组成、结晶结构等进行了表征,并与γ射线辐照纯PTFE材料作对比,考察了热稳定性能、拉伸性能和摩擦磨损性能.结果表明:γ射线辐照并未造成PTFE/POB材料的化学组成和热稳定性能的明显变化,但使得PTFE分子量降低,结晶度增大;相比纯的PTFE材料,POB的加入一定程度上提高了PTFE的抗辐照能力,延缓了PTFE分子量下降程度和再结晶化能力.辐照对PTFE/POB材料的耐磨性能影响并不显著,但摩擦系数均有不同程度的降低,且随着辐照剂量的增大,呈现先增大后减小的变化趋势,这与辐照后PTFE的分子量、结晶度及带晶尺寸变化,以及POB自身的抗辐照能力等密切相关.

发动机用高速高温PTFE唇形密封圈失效分析

针对发动机用高速PTFE唇形密封圈在高速、高温测试过程中出现的泄漏故障,从材料、结构、转速、磨损等方面进行系统分析,确定其失效主要原因为材料高温下蠕变加重,高转速引起的摩擦热使PTFE唇片回弹性下降,自补偿磨损和唇口径向力下降严重,引起密封失效。从PTFE唇口与轴的过盈量方面进一步探讨密封圈失效的原因,发现密封圈在高温下密封径向力和回弹性严重下降。通过调整过盈量,实现自补偿,解决了高温下密封圈的密封泄漏难题。

复合填充改性聚酰亚胺润滑材料的摩擦学性能

采用M-2000型摩擦磨损试验机考察纳米碳酸钙和石墨复合填充聚酰亚胺(PI)润滑材料在不同速度和载荷下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜分析PI材料及其对偶件磨损表面形貌。结果表明,单独填充纳米CaCO_3时,聚酰亚胺摩擦因数轻微减小,体积磨损率显著增大,而单独填充石墨后,聚酰亚胺摩擦学性能有显著的改善;纳米CaCO_3和石墨复合填充后,二者存在协同效应,减摩抗磨能力显著提高;PI材料的摩擦学性能与对偶钢环表面转移膜的性质紧密相关,纳米CaCO_3能显著增强转移膜与对偶件的结合强度。

结构可控多孔聚酰亚胺含油薄膜的制备及性能研究

利用SiO2硬质微球作模板制备得到多孔聚酰亚胺薄膜,通过改变SiO2微球的含量可以实现聚酰亚胺薄膜孔隙率及内部孔结构的精确控制.利用多孔聚酰亚胺薄膜的多孔结构,真空浸油得到聚酰亚胺含油薄膜.分别对聚酰亚胺含油薄膜的热稳定性能、含油性能及摩擦磨损行为和寿命进行了考察.结果表明:含油薄膜最大含油率可达40.6%,其小孔径特点决定了含油薄膜具有较高的油保持率;润滑油自身的挥发温度决定了含油薄膜的使用工况,其浸入并未对多孔薄膜本身热稳定性能产生影响;润滑油的存在很大程度上提高了多孔聚酰亚胺薄膜的磨损寿命,并随着薄膜含油率的增加而延长;在低转速摩擦条件下,含油薄膜呈现干摩擦和油润滑2种摩擦方式.