相結(jié)構(gòu)調(diào)控法制備環(huán)氧-聚醚酰亞胺復(fù)合料的摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、聚合物耐磨復(fù)合材料在國民經(jīng)濟領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，如何使用通用高分子材料制備出高性能的耐磨材料受到不少學(xué)者的關(guān)注。
　　本論文以通用高分子環(huán)氧樹脂(EP)為基體，采取高分子化學(xué)和物理手段相結(jié)合的方法，成功地設(shè)計并制備出可一定程度上選擇性地將固體潤滑劑或增強劑控制在相結(jié)構(gòu)中的高性能環(huán)氧樹脂耐磨復(fù)合材料。
　　采用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)、拉曼光譜儀（Raman）、熱重分析儀(TGA)、動態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)、掃描電子顯

2、微鏡(SEM)及原子力顯微鏡(AFM)對EP復(fù)合材料及其磨損面和磨屑的組成及形貌進行了表征和觀察;采用萬能材料試驗機和往復(fù)式摩擦試驗儀對EP復(fù)合材料的力學(xué)和摩擦學(xué)性能進行了評價。結(jié)合EP復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和力學(xué)及摩擦學(xué)性能的關(guān)系，深入探討了相關(guān)機理。
　　論文取得的主要研究結(jié)果如下:
　　1.提出了通過控制EP/聚醚酰亞胺(PEI)改性體系相結(jié)構(gòu)對固化產(chǎn)物摩擦學(xué)性能進行調(diào)控的設(shè)計方案，并驗證了方案的有效性。不同相結(jié)構(gòu)固化產(chǎn)物摩擦

3、系數(shù)及磨損率的排序是:雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)≈反轉(zhuǎn)相結(jié)構(gòu)＜分散相結(jié)構(gòu)＜EP。
　　2.利用反應(yīng)誘導(dǎo)相分離初期PEI與EP相粘度的差異，成功地將固體潤滑劑-石墨控制在PEI相中，避免潤滑劑分散在EP相中對EP力學(xué)性能造成不利影響，制備出潤滑劑分散狀態(tài)一定程度上可控的耐磨復(fù)合材料。實現(xiàn)了僅4.0wt％石墨添加的固體潤滑劑含量，就可以使DGEBA/DDS/PEI/石墨復(fù)合材料的性能得到大幅改善的好結(jié)果:其摩擦系數(shù)和磨損率為0.27和9.7×10-

4、6mm3×(Nm)-1，比未加石墨的樣品(0.81和8.9×10-4mm3×(Nm)-1）分別降低了67％和兩個數(shù)量級;材料的拉伸強度及彎曲強度分別比DGEBA/DDS提高了52％和10％。
　　3.采用主鏈含有少量仲酰胺基團的PEI(PEAI)接枝的石墨烯(GNs)(PEAI-g-GNs)對DGEBA/DDS進行改性，制備出可將GNs單獨分散在PEAI相結(jié)構(gòu)中的復(fù)合材料。結(jié)果表明，采用PEAI和PEAI-g-GNs(PEAI占9

5、9.0wt％， PEAI-g-GNs占1.0wt％）聯(lián)合改性DGEBA/DDS復(fù)合材料的摩擦系數(shù)及磨損率分別為0.61和5.8×10-5mm3×(Nm)-1，比DGEBA/DDS分別降低了25％和超過一個數(shù)量級。其拉伸強度及彎曲強度分別比DGEBA/DDS提高了66％和28％。
　　綜上所述，本研究采用物理及化學(xué)兩種方法對成功制備了2種潤滑劑或增強劑的分散狀態(tài)一定程度上可控的耐磨復(fù)合材料。該復(fù)合材料比采用傳統(tǒng)方法制備的潤滑劑或增強