高温条件下热固性聚酰亚胺摩擦学性能研究

以3,3,4’,4’-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)、4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA)、3,4’-二氨基二苯醚(3,4’-ODA)、4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)为前驱体,设计并制备了热固性聚酰亚胺.采用球盘式高温摩擦磨损试验机进行室温(25℃)、100、200、250、300和350℃条件下的滑动摩擦磨损试验.通过表征不同温度磨损后的材料和对偶表面形貌,研究了其高温条件下的摩擦行为和磨损机制.结果表明:随着环境温度的升高,热固性聚酰亚胺的磨损率呈现先升高,后降低再升高的趋势;而摩擦系数却一直降低.这种趋势归结于聚合物接触表面机械性能的改变.不同温度条件下的磨损机理也是不同的,25和100℃条件下的磨损主要为疲劳磨损和磨粒磨损;随着环境温度升高到200℃时,磨损表面部分链段易于剪切,形成一层均匀的转移膜而降低了磨粒磨损;当温度升高至250、300以及350℃时,磨损表面的分子链段运动更加剧烈,在试验载荷持续挤压下,分子链间作用力破坏而剥落,磨损率急剧升高,表现为黏着磨损,并且环境温度越高,磨损率越大.     

不同分子量和交联密度对形状记忆聚酰亚胺摩擦学性能的影响机制研究

近年来由于形状记忆聚合物(SMPs)对热、光、磁和电等外界刺激的自主响应能力，其作为智能润滑材料引起广泛的关注. 本研究中以3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)、4，4’-二氨基联苯醚(ODA)和三聚氰胺为前驱体，制备了一系列不同分子量(M_n)的热塑性(TPIs)和不同交联密度(d)的热固性(CPIs)形状记忆聚酰亚胺，并采用球盘式往复摩擦试验机表征材料的摩擦学性能. 结果表明:两类聚合物不仅具有不同的磨损机制，且随着分子量M_n的增加和交联剂的引入，材料的摩擦系数和体积磨损率显著降低；此外，摩擦过程中局部摩擦热诱发线性聚酰亚胺的局部形状记忆效应，从而在一定程度上增加摩擦系数和磨损率，但热固性聚酰亚胺受材料形状记忆效应的影响相对较小.