納米粒子在高分子加工、摩擦學及超精表面加工中的應用研究.pdf

1、納米材料是廿一世紀極具發(fā)展前途的新材料，在許多領域有著廣泛的應用前景。但由于其分散至今尚是關鍵技術(shù)，限制了納米材料的大量應用。本文通過納米金剛石和廉價的天然納米材料凹凸棒土的表面改性，探索性研究了它們在摩擦學、聚合物材料和超精表面加工中的應用。主要研究結(jié)果為： 1.用水溶性高分子聚乙二醇和數(shù)種實驗室合成和/或商品表面活性劑作為分散穩(wěn)定劑，將納米金剛石分散于水相制備了多種穩(wěn)定性良好的水基潤滑劑，在四球機上考察了它們的摩擦學特性，實

2、驗表明，納米金剛石具有良好的抗磨減摩效果，應用掃描電子顯微鏡分析了它們的摩擦表面。基于實驗結(jié)果，探討了納米金剛石的潤滑作用機理，認為納米顆粒的滾珠微球作用和/或金剛石與摩擦副材料的合金化是納米金剛石具有抗磨減摩作用的重要原因。 2.采用無水乙醇為分散介質(zhì)，將表面改性的納米金剛石與聚四氟乙烯乳液充分混合分散，將混合物過濾烘干、粉碎過篩，模壓成型、然后燒結(jié)得到納米金剛石/聚四氟乙烯(PTFE)復合材料，用M-200型磨損試驗機研究了

3、復合材料的摩擦磨損行為，結(jié)果表明，隨著超細金剛石含量的增加，摩擦系數(shù)變化不大，而磨損率由625.81×10-15m3/N.m急劇降到8.62×10-15m3/N.m。用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了復合材料的斷面形貌、摩擦磨損表面及磨屑，指出納米金剛石降低PTFE磨損的機理是由于球狀金剛石納米粒子在摩擦界面起納米滾珠的作用，使聚四氟乙烯摩擦形式從單純的大分子鏈的滑動摩擦形式變成滑動與滾動摩擦的混合形式，從而顯著降低了聚四氟乙烯的磨損。納

4、米金剛石在降低PTFE的磨損上具有巨大潛力，是一潛在的無污染納米固體抗磨劑，值得重視。 3.用聚氧乙烯型或多元醇型非離子表面活性劑作分散劑可將納米金剛石穩(wěn)定分散于潤滑汕中，將納米金剛石黑粉分散在重質(zhì)礦物油中可制得納米磨合油，納米磨合油具有潛在的應用前景：將納米金剛石分散于輕質(zhì)礦物油中可制得納米拋光液，這種拋光液應用于計算機磁頭的精拋光，可消除磁頭研磨超精拋光中出現(xiàn)的劃痕和黑點，能大幅度降低計算機磁頭的表面粗糙度，使精拋后的磁頭表

5、面粗糙度降至0.04nm以下。故納米金剛石在硬盤磁頭行業(yè)磁頭超精拋光中是一種理想的超精拋光材料，但由于納米金剛石太硬，拋光時磁頭的金導線很容易斷，因此急待尋找新型的納米材料。 4.采用廉價的天然礦藏資源凹凸棒土，通過改性，獲得粒徑小、分布窄的凹凸棒土，其長經(jīng)比在27：1～80：1之間，具有短纖維針狀結(jié)構(gòu)，是一種無機納米材料。用它作丁腈橡膠的補強劑，替代碳黑和白碳黑，制備得到凹凸棒土丁腈橡膠復合材料，實驗測試表明，改性納米凹凸棒土