共混法改性聚酰亚胺材料摩擦磨损性能文献综述

 2021-09-25 20:16:49

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文献综述

聚酰亚胺(PI)是一类主链含有酰亚胺环重复单元的芳杂环高分子化合物[1],是一种高强高模、耐高低温、耐辐照、介电性能优良、阻燃性和耐磨性良好的特种工程塑料[2],其各类制品如模塑料、复合材料、层压制品、粘结剂、分离膜等已广泛应用于航空航天、电子工业、光波通讯、防弹材料、气体分离、电子通讯等诸多领域[3]。

随着高分子材料的发展,其应用领域日益广泛,不同的环境对聚合物材料的性能提出了不同的要求。例如,期望聚合物材料既耐高温又易于加工成型,既有卓越的韧性又有较高的硬度,不仅性能良好而且价格低廉等等,而单一的聚合物往往不能满足这些多样的要求。

为获得综合性能优异的聚合物材料,除了继续研制合成新型聚合物外,对已有的聚合物采用共聚,增强和共混等方法进行改性也是聚合物材料开发中卓有成效的手段。其中,聚合物共混改性由于具有工艺简单,而且可以得到性质连续变化的材料等优点,使得其在聚合物研究和应用领域得到了迅猛的发展[4]。同样,在聚合物摩擦学领域中,除了添加润滑剂(PTFE、MoS2,硅油等)和抗磨填料(无机粒子、纤维等)外,聚合物的共混改性也是改善聚合物摩擦磨损性能的有效方法之一,而且越来越引起摩擦学研究者的注意。

Y.Yamaguchi等人研究了聚苯乙烯(PS)、聚丙烯睛(PAN)、聚丁二烯(PB)、三者的共混物以及聚酞胺、甲醛与PB共混物的摩擦学性能随体系组成的变化[5-6]结果发现,体系的摩擦学性质随组成连续变化;对大多数的共混物来说,材料的动摩擦系数和磨损率在体系组成的某一点上存在最小值。M.Palabiyik和5.Bhaadur等人着重研究PA6HDPE共混物及其用PTFE,CuO和玻璃短纤填充的复合材料的摩擦磨损随滑动时间的变化[7-8]。结果表明,一定组成的共混物降低了两种纯聚合物的摩擦系数和磨损;填加PTFE的共混物复合材料进一步改善了其摩擦磨损性能,研究者从转移膜的角度对以上现象进行了解释"对于相同的体系,H.Yelle等人108的研究则表明:PA的加入,使得共混物的摩擦系数略有升高,但是低于纯PA的摩擦系数:然而,与纯HDPE相比,共混物的耐磨性变差,并且达到或超过纯PA6的磨损率。NS.EissJr和B.H.Stuart[9-11]等人对相容的PEEK/PEI共混物的摩擦磨损性能进行了研究,发现体系的磨损率随着PEI含量的增大而升高:当PEI含量占优时,材料的摩擦磨损机理由犁耕磨损变为疲劳磨损。ZhangJing,NicholaosG.Demas等[12]在四氟乙烯(PTFE)中混入热固性聚酯(ATSP),使得PTFE的耐磨性有了明显改善,同时也改进了其储能模量,提高了玻璃相转变温度。

以上所述表明,在聚合物摩擦学中,虽然有关聚合物共混物的摩擦磨损行为己经有了一些报道,但是相关研究还很不系统,仍然停留在实验数据积累的阶段"而聚合物共混物由于其兼顾两种聚合物的优点,在实际应用中,尤其是作为摩擦零部件的使用己经越来越广泛"可见,关于聚合物共混物摩擦学性能的研究还有待于继续开展深入细致的工作。

聚合物共混改性因其工艺简单,而且能得到性质连续变化的材料,所以其研究和应用得到了很大的发展。对聚合物摩擦性能而言,不同聚合物之间的共混也是改善其摩擦磨损性能传统而有效的方法之一[13-16]。PA66和PPS是两种应用非常广泛的工程塑料。现已有关于将二者共混,并得到一些性质优异的共混物合金的报道[17-18],但这些研究均着眼于共混物的熔融稳定性、结构均一性及力学性能等方面,对其摩擦学性能的研究几乎无人涉及。

本科题通过考察聚酰亚胺各类共混物,以及在不同比例情况下与钢板的摩擦实验来探寻其中的规律。相信随着课题研究的推进,会揭开更多有关复合材料的摩擦学原理,为材料性能的改善创造新途径。

[1]许建南,等.塑料材料[M].北京:中国轻工业出版社,1999:

296299.

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