聚酰亚胺薄膜的制备及其摩擦学性能研究

通过浸渍得到了聚酰胺酸薄膜,采用适当的方法对薄膜进行处理之后再进行热亚胺化得到聚酰亚胺薄膜.用DF-PM型动静摩擦系数精密测定装置考察所得到的聚酰亚胺薄膜的摩擦学性能.用SEM考察了聚酰亚胺薄膜的磨痕形貌和对偶Si3N4陶瓷球表面的转移膜的形貌.结果表明,聚酰亚胺薄膜在与Si3N4陶瓷球对磨时,由于在摩擦过程中,聚酰亚胺能够在对偶面上形成均匀的并且低剪切强度的转移薄膜,因此表现出了优异的减摩与抗磨性能.聚酰亚胺薄膜的摩擦和磨损行为主要取决于薄膜的制备条件.     

共聚型自感光聚酰亚胺的合成及感光性能研究

用自制二胺和二酐，合成了均聚型，共聚型自感光聚酰亚胺，并对它们的感光性能、热性能、溶解性能等主要性能进行了测试。     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1复合材料的力学和摩擦学性能，并分析了在干摩擦和水润滑2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

共聚低热膨胀聚酰亚胺薄膜的制备与表征

以4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)为含氟二胺,通过引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚合成了5种含氟比例不同的透明聚酰亚胺薄膜,并对其性能进行了表征。分析表明:引入刚性单体共聚后薄膜的热稳定性和耐热性有所提高;薄膜的介电常数随着PMDA含量的上升而增加;共聚薄膜在可见光领域的透光率低于均聚薄膜;拉伸实验显示在添加少量PMDA后,薄膜的拉伸强度和弹性模量有所增大,但当PMDA含量过高时其力学性能反而下降;随着PMDA含量的增加,薄膜的热膨胀系数明显降低。     

热塑性共聚聚酰亚胺薄膜的合成及性能研究

以2,2′-二甲基-4,4′-二氨基联苯(m-TB)为二胺单体,均苯四甲酸二酐(PMDA)和3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)为二酐单体,N,N′-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用常规的两步法制备了一系列不同二酐比例的热塑性聚酰亚胺,并通过红外光谱仪、X-射线衍射仪、热重分析仪、紫外光谱仪、动态热分析仪、溶解性测试等对共聚聚酰亚胺的结构和性能进行表征.结果表明:在1 780、1 720、1 500、1 380、1 050和725 cm~(-1)处出现明显的吸收峰,说明成功制备了聚酰亚胺材料;共聚聚酰亚胺只在PMDA与BPDA物质的量比为0.2∶0.8时存在结晶峰,其他比例时均为非晶聚合物;亚胺化后的共聚聚酰亚胺在DMSO、DMAc、DMF、NMP和m-cresol中有溶解性,证明成功制备出热塑性聚酰亚胺薄膜;热塑性共聚PI起始分解温度大于500℃,800℃时的质量保持率在50%以上,具有良好的热稳定性;随着聚合物中BPDA含量的提高,热塑性聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度呈现下降的趋势.当紫外光波长达到400 nm时,薄膜的透光率高达57.6%,当波长为760 nm时,薄膜透光率均达到100%,成功制备了透光率较高的聚酰亚胺薄膜.     

三元共聚型光敏聚酰亚胺的合成及性能研究

采用均苯四酸二酐(PMDA)分别与4,4'-二氨基二苯醚(ODA)、3,3,-二甲基联苯胺(DMPA)、二氨基二苯砜(DDS)进行三元共聚,合成了一系列光敏聚酰亚胺(PSPI).采用IR、TGA、XRD等测试手段对共聚物的结构与性能进行了表征和研究.实验结果表明:3种共聚型PSPI均可溶于强极性溶剂,其特性黏数在1.08～1.38dL/g.热稳定性依次降低,其顺序为PSPI(Ⅰ)＞PSPI(Ⅲ)＞PSPI(Ⅱ).XRD测试结果发现,PSPI(Ⅱ)的结晶倾向最弱.     

共聚型聚酰亚胺的热性能研究

采用二苯醚3,3’,4,4’-四甲酸二酐与己二胺和4,4＇-二氨基二苯醚为单体合成聚酰胺酸,经热酰亚胺化制备共聚型聚酰亚胺。因二胺单体的比例不同,得到的聚酰胺酸的特性黏度在0．58dL／g1．9dL／g范围;采用FT—IR及DSC分析样品热酰亚胺化过程,采用TGA研究聚酰亚胺的耐热性能,结果发现,样品在己二胺含量较少时能保持较好的热稳定性,随着己二胺含量的进一步增加,其热稳定性开始明显下降。     

质子注入聚酰亚胺的摩擦学特性

用能量为110 keV剂量分别为1×1014ions/cm2、5×1014ions/cm2、2.5×1015ions/cm2和1.25×1016ions/cm2的质子对聚酰亚胺进行注入改性。摩擦磨损试验表明,质子注入能够提高其耐磨性。但在不同载荷下,其摩擦磨损行为随着注入剂量的变化有所不同。未注入样品的磨痕内存在明显的粘着和划痕,而注入之后,粘着和划痕受到抑制,磨痕变得光滑。     

填料特性对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响

采用不同特性玻璃质刚性填料(玻璃纤维、玻璃纤维粉、5μm 和20μm 玻璃微珠) 填充改性热塑性聚酰亚胺( TPI) , 利用MPX-2000 摩擦试验机测定了干摩擦、水润滑和油润滑条件下材料的摩擦磨损性能, 考察了不同形态、尺度填料的影响, 用扫描电子显微镜(SEM) 观察磨损表面形貌, 分析材料磨损机理。结果表明, 大尺寸填料的单位个体与基体的界面面积和结合强度大于小尺寸填料, 其磨损率比小尺度填料的材料低。在水和油起到良好冷却作用后, 球形颗粒易出现应力集中, 疲劳裂纹向四周扩展、交汇, 产生疲劳磨损, 其程度随颗粒尺寸增大而提高, 表现为20μm 玻璃微珠填充材料磨损率最大。      

质子辐照对聚酰亚胺薄膜摩擦学性能的影响

采用流延法制备了聚酰亚胺(PI)薄膜,利用空间环境地面模拟设备,研究了空间环境中质子辐照对PI薄膜表面结构、化学组成和摩擦学性能的影响,探讨了质子辐照对材料的影响机理。结果表明：质子辐照导致PI分子链的结构发生了变化,PI薄膜表面发生了碳化反应,硬度与弹性模量显著提高,平均粗糙度降低。质子辐照改善了PI薄膜的摩擦磨损性能。     

干摩擦条件下氧化锌对丁腈橡胶摩擦磨损行为的影响

运用环-块摩擦磨损试验机研究了不同类型氧化锌对丁腈橡胶干摩擦磨损性能的影响。将不同类型氧化锌加入丁腈橡胶,对试样进行常规制备,磨损后橡胶表面分子结构利用红外光谱仪进行分析。结果表明,与添加普通氧化锌、纳米氧化锌和改性普通氧化锌的胶料相比,添加改性纳米氧化锌胶料表现出了优异的耐摩擦磨损性能。其磨损量为0.021g,仅为添加普通氧化锌胶料磨损量的1/4;摩擦系数为0.4,是添加4种氧化锌胶料中最低的;且胶料仅发生了磨粒磨损,未出现其他更为严重的磨损形式。文章对于添加不同类型氧化锌胶料摩擦磨损性能出现差异的原因进行了分析。分析结果表明,摩擦生热导致的硫化返原是造成胶料磨损程度不同的根本原因。即摩擦生热引起多硫键断裂及主链改性,造成胶料交联密度的下降,降低了胶料的耐摩擦磨损性能。     

铝基复合材料摩擦磨损性能研究

为研究碳纤维对Al1O3f/ZL109复合材料摩擦磨损性能的影响,进一步提高金属基体的摩擦磨损性能,利用液态模锻法制备了(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料,并研究了该材料的摩擦磨损性能.结果表明:各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的磨损量均随载荷的增加而增大,但复合材料的磨损量均低于ZL109基体,且在总纤维体积分数为12%的复合材料中,(4?,8%Al2O3f)/ZL109复合材料具有最低的磨损量;各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的摩擦因数均随载荷的增加而减小.(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的耐磨性由碳纤维与氧化铝纤维性能及基体共同决定.     

双脉冲电沉积Ni-SiC复合镀层的摩擦学性能

双脉冲电沉积法制备的镀层比直流电沉积层在硬度、应力、耐蚀性方面更佳,目前就双脉冲法制备的Ni-SiC复合镀层的摩擦学行为的研究较少.为此,利用直流和双脉冲2种电沉积方法制备了Ni-SiC复合镀层,研究了加入SiC颗粒对2种复合镀层微观结构和室温干摩擦条件下磨损性能的影响,并将两者进行比较.利用X射线衍射仪(XRD)检测了镀层的微观结构,通过扫描电镜(SEM)观察了镀层的磨损表面,分析了磨损机理.结果表明:脉冲方法能够更有效地提高镀层硬度,降低宏观残余应力,随着SiC颗粒含量的增加,Ni-SiC复合镀层的摩擦系数减小,磨损率降低.     

黑色复合耐磨磷化膜的摩擦学性能

复合磷化膜耐磨性较好,但研究报道较少,因而其推广应用受到了限制.按磷化的成膜机理,设计、优选出了耐磨复合磷化液配方、最佳磷化工艺,制备出复合磷化膜并通过摩擦试验检测磷化膜的摩擦学性能.结果表明:复合磷化膜呈黑色、细密针孔状结构;复合磷化膜能显著提高摩擦副表面的摩擦学性能,摩擦系数从0.8降到0.3;磷化前的表面调整有利于形成细密、性能好的磷化膜;磷化作为喷涂固体润滑剂的前处理,能提高固体润滑涂层的持久性.     

低能载条件下C/C复合材料滑动摩擦磨损性能

采用MM-200型环-块摩擦磨损试验机测试了针刺碳毡增强C/C复合材料试样在不同载荷和转速条件下的摩擦磨损性能,借助数码显微镜和扫描电镜观察分析了摩擦表面形貌。结果表明:当转速较低时,摩擦系数比较稳定,磨损率随载荷提高而增大;当转速较高时,低载荷试样摩擦系数不大,磨损率有所增加,而高载荷试样的摩擦系数在5分钟左右时出现峰值然后回落并保持稳定,磨损率急剧增加,说明磨损机制发生变化;摩擦面平行于X-Y向的C/C复合材料磨损率较小,具有较好的摩擦磨损性能。     

纳米晶体Ti表面磁控溅射CN_x/SiC双层薄膜的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备出CNx/SiC双层薄膜,SiC为中间层。研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能。试验结果表明:CNx薄膜的纳米硬度、杨氏弹性模量、硬度与弹性模量比值分别为8.03GPa,55.0GPa和0.146;在200g载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、大气干摩擦条件下,CNx薄膜的磨损速率为10-6mm3m-1N-1级,摩擦系数约为0.159,磨损后薄膜未出现裂纹和剥落。分析表明,摩擦系数和摩擦化学有关,良好的抗磨性能和硬度与弹性模量比值较之是相一致的。     

原位自生WC增强Fe基涂层的组织及干滑动摩擦磨损性能

以Fe-Ni-W-C粉末为原料,采用等离子束原位冶金工艺在Q235表面经原位反应制备碳化钨(WC)增强Fe基涂层。利用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射仪分析涂层的组织结构及原位自生WC的生长特征,考察涂层的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:涂层中原位自生的WC生长为正三棱柱结构,其长大过程为沿〈0001〉方向在(0001)晶面层状堆叠生长,柱体最大长度接近60μm,属粗晶WC;相同干滑动摩擦条件下,与没有合成WC的Fe基涂层相比,原位合成有WC涂层的耐磨性显著提高(11倍),但由于WC柱体逐渐凸出涂层表面,造成摩擦因数波动增大,使摩擦过程稳定性逐渐降低;WC涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

聚酰亚胺固体润滑膜的摩擦学研究概况

本文综述了聚酰亚胺固体润滑膜的摩擦学特性和磨损机理，讨论了影响聚酰亚胺固体润滑膜摩擦学特性的各种因素，例如填料、负荷、温度、环境气氛等，并且结合国内实际情况，对这个领域今后如何开展研究工作提出一些看法和建议。     

代铬刷镀层摩擦磨损特性的研究

铬镀层在常温下具有优异的耐磨性,但在高速重载下则不然。而采用代铬镀层,在高速重载下仍有较好的耐磨性。本文对代铬刷镀层在高速重载下的平均温度和闪温进行了计算。用扫描电镜(SEM),俄歌谱仪(AES)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了磨损前后表层的微观变化,从而阐述了代铬刷镀层的耐磨机理。