聚酰亚胺复合材料改性方法优化其摩擦学性能的研究进展

聚酰亚胺复合材料是一种常见的摩擦材料，具有良好的抗磨减摩性能。通过总结近几十年来聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能的研究情况，综述纤维、晶须、固体润滑剂、纳米材料填充改性、聚合物共混的改性方法，分析并讨论不同改性方法对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响。指出对于聚酰亚胺摩擦学研究所面临的问题，并展望未来聚酰亚胺复合材料在摩擦磨损方面的发展方向。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料,采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响,并对其磨损形貌及机制进行了分析.结果表明:空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料;空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大,但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大;15％空心微珠-10％碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳;随着滑动速度提高,空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降,磨损率增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升,而磨损率则随着载荷增加而增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损,在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损.     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯,通过溶液共混法制备了石墨烯增强聚酰亚胺复合材料;研究了石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能及摩擦学作用机制。结果表明,随着石墨烯含量增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均呈先上升后下降的趋势,而冲击强度呈先升高而后降低,再升高的趋势。当添加1.0%(质量分数)的石墨烯时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别比纯聚酰亚胺提高了149%和652%。石墨烯的加入显著降低了聚酰亚胺复合材料的摩擦系数和磨损率;随石墨烯含量增加,复合材料的磨损率先下降后上升,而摩擦系数先显著降低,尔后平缓减小。随载荷增加,复合材料的磨损率呈平缓下降的趋势;而随滑动速率增加,磨损率呈上升趋势。石墨烯增强的聚酰亚胺复合材料的磨损机理为粘着磨损。     

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-2000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50：30：20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，聚苯酯可以有效降低复合材料的摩擦系数。     

聚酰亚胺的改性研究

本文综述了聚酰亚胺的合成方法，结构改进，合金化改性以及无机填料复合改性等研究工作的现状，讨论了改性机理和改性材料的特性，在引用大量文献的基础上，提出了该材料的应用前景和今后的研究发展趋势。     

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。     

聚酰亚胺的改性研究

本文综述了聚酰亚胺的合成方法、结构改进、合金化改性以及无机填料复合改性等研究工作的现状 ,讨论了改性机理和改性材料的特性。在引用大量文献的基础上 ,提出了该材料的应用前景和今后的研究发展趋势。     

聚合物复合材料摩擦学研究进展

综述了聚合物复合材料的摩擦学研究概况，分析了不同填充材料及其含量、纤维填充材料方向及环境等因素对聚合物复合材料摩擦学性能的影响，指出不同填充材料对提高基体耐磨性的影响不同，且其提高基体耐磨性的机理也不同。     

纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦学行为

本文研究了碳纤维、玻璃纤维及石英纤维增强的PI复合材料在于摩擦和水环境下的摩擦磨损行为。研究表明,碳纤维增强PI复合材料在两种摩擦条件下的摩擦系数和磨损率都随碳纤维含量的增加而不断降低。而玻璃纤维和石英纤维增强PI复合材料的摩擦系数和磨损率则随纤维含量的增加而增大。材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导,相同纤维种类和含量增强PI复合材料在水环境下的磨损率均较干摩擦下的低,这主要归因于摩擦副表面吸附或存留的水分的边界润滑作用。     

二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

利用MM-200型摩擦磨损试验机,对不同体积含量MoS2填充聚酰亚胺（PI）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能进行了研究,并利用扫描电子显微镜对PI复合材料及其偶件的磨损表面进行了分析。研究发现,添加MoS2可有效降低PI复合材料的摩擦系数,且PI复合材料的摩擦系数随MoS2含量的增大而减小。除PI＋10％MoS2外,其它含量MoS2填充PI复合材料的耐磨性能均明显优于纯PI材料,但当MoS2的含量超过30％后,PI复合材料的磨损率基本不随MoS2含量变化。在较高的载荷条件下,MoS2填充PI复合材料均呈现出良好的减摩耐磨性能。     

耐温聚合物基复合材料的摩擦学性能与磨损机理研究进展

本文综述了耐温聚合物基复合材料的种类、摩擦学性能和磨损机理。分析了聚合物基复合材料摩擦擦学性能和磨损机理现状与进展,从而指导耐温耐磨聚合物基复合材料的研究、开发应用。     

用于制造蜗轮的XW型复合材料设计及其摩擦学性能研究

讨论了一种用于制造蜗轮的聚合物基复合材料的设计与性能，较好地解决了该种蜗轮材料的基体，增强剂和改性剂选择问题。实验结果表明：ＸＷ型复合材料蜗轮与青铜蜗办相比具有更好的减摩性，耐磨性和传动效率。     

填料对聚合物基复合材料摩擦学行为的影响

本文综述了用于聚合物填充增强改性的填料种类、对摩擦学性能的影响以及填料的作用机理，同时讨论了填料的表面改性以及填料的选择标准。提出了今后研究填料对聚合物改性研究应注意的问题，从而对研究、开发、应用性能优异的聚合物基复合材料具有指导意义。     

双马来酰亚胺树脂及硫酸钙晶须改性复合材料的摩擦学性能

对双马来酰亚胺树脂及硫酸钙晶须改性体系的摩擦学性能进行了表征,应用硅烷对硫酸钙晶须进行表面改性,考察了不同偶联剂及不同的晶须添加量对硫酸钙晶须改性双马来酰亚胺树脂的摩擦磨损性能的影响,并利用SEM对材料的磨损机理进行了分析.研究发现,硅烷KH-550对硫酸钙晶须的表面处理效果良好,应用KH-550处理的硫酸钙晶须对双马来酰亚胺树脂的耐磨性能具有明显的改善作用.     

耐温聚合物基复合材料的摩擦学性能与磨损机理研究进展

本文综述了耐温聚合物基复合材料的种类、摩擦学性能和磨损机理。分析了聚合物基复合材料摩擦学性能和磨损机理现状与进展 ,从而指导耐温耐磨聚合物基复合材料的研究、开发应用。     

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。      

聚酰亚胺树脂基MT300/KH420复合材料高温力学性能(Ⅱ)——弯曲性能

从宏、微观的角度研究了碳纤维增强聚酰亚胺树脂基MT300/KH420复合材料的高温力学性能,重点揭示了MT300/KH420复合材料[0°]14和[±45°/0°/90°/+45°/0°2]s层合板在常温~500℃的弯曲性能变化规律。研究表明:MT300/KH420复合材料高温力学性能优异,[0°]14层合板在420℃的弯曲强度保持在51%以上,弯曲模量在500℃以内变化很小。[0°]14层合板在常温下断口粗糙,且贯穿厚度,表现为脆性破坏;随温度升高,树脂流动性增强,呈现出黏弹效应,破坏逐渐集中在加载点处,在500℃,部分树脂热解,纤维束脱离基体并氧化。[±45°/0°/90°/+45°/0°2]s层合板高温弯曲性能较为稳定,主要破坏为上、下表面沿45°方向开裂,并伴有层间分离,在500℃出现严重分层破坏;相比于受基体控制的层合板弯曲性能,温度对受纤维控制的层合板弯曲性能影响较小。     

碳纳米管／聚酰亚胺功能复合材料的制备与性能研究

以超声分散塬位聚合的方法制备出不同碳纳米管含量的碳纳米管，聚酰亚胺功能复合材料膜。通过对复合材料膜的拉伸性能、电性能、热性能和结晶行为进行表征，得到的实验结果表明：一定量碳纳米管的加入可对聚酰亚胺薄膜同时起到增强和增韧的作用，并降但对瓦的影响不明显。随碳纳米管含量增加，聚酰亚胺薄膜的表面电阻率和体积电阻率都有明显降低，并存在一个阈值；碳纳米管可起到结晶戍核剂的作用。     

两种无机填料改性双马来酰亚胺的摩擦学性能研究

利用盘销摩擦磨损试验机，分别研究了氧化铜和硅灰石两种无机填料对双马来酰亚胺与硬铝合金的滑动摩擦损性能的影响。结果表明：两种填料加入都可以改善双马来酰亚胺的摩擦学性能，随氧化铜用量增加，滑动副的摩擦系数和耐磨性均增加；随硅灰石用量增加和粒径减小，滑动副的耐磨性提高，摩擦系数减小。扫描电镜的分析表明，硅灰石和氧化铜提高滑动副磨性的原因是它们促进了双马来酰亚胺在铝环表面形成牢固的转移膜。