不同填料改性PI復(fù)合材料機(jī)械性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物，其具有優(yōu)異的耐高低溫、耐溶劑、耐輻射性能，突出的力學(xué)及介電性能，常作為高性能熱塑性復(fù)合材料廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、軍工、航空航天等領(lǐng)域。但純PI因較低的抗拉、抗壓強(qiáng)度，不適宜單獨(dú)作為摩擦材料使用，加入增強(qiáng)填料能顯著提高PI復(fù)合材料力學(xué)性能和摩擦磨損性能。
　　 本文以碳纖維(CF)、碳化硅纖維（SiC纖維）、氧化鋁纖維（Al2O3纖維）、碳粉（C粉）、碳化硅粉（SiC粉）、氧化

2、鋁粉（Al2O3粉）、固體潤滑劑（PTFE、MoS2和石墨）為填料，并對(duì)填料進(jìn)行表面處理，以PI為基體，用熱模壓成型方法制備了不同填料改性PI復(fù)合材料。考察了PI復(fù)合材料的力學(xué)及摩擦磨損性能，用掃描電鏡對(duì)其拉伸斷面、沖擊斷面和摩擦磨損表面進(jìn)行了觀察，分析了填料種類、填料含量、填料處理方式、偶聯(lián)劑用量、混雜改性對(duì)PI復(fù)合材料力學(xué)性能和摩擦磨損性能的改善作用，并探討了作用機(jī)理，為拓展PI復(fù)合材料的應(yīng)用提供了有效理論基礎(chǔ)。研究結(jié)果如下:

3、>　　 (1)用偶聯(lián)劑KH550、高溫氧化和超聲波+偶聯(lián)劑KH550（簡稱超聲復(fù)合處理）三種表面處理的CF改性PI復(fù)合材料性能研究表明:超聲復(fù)合處理CF改性PI復(fù)合材料力學(xué)和摩擦磨損性能較好，其拉伸斷面微觀結(jié)構(gòu)表明，純PI斷面光滑齊整，結(jié)構(gòu)致密，多處形成放射性銀紋，呈現(xiàn)典型的脆性斷裂，未經(jīng)處理CF與基體粘結(jié)性較差，其斷面有纖維拔出的空洞，表面處理CF與PI基體的界面結(jié)合較好。
　　 (2)三種纖維（CF、Al2O3纖維、SiC

4、纖維）改性PI復(fù)合材料性能研究表明:SiC纖維改性PI復(fù)合材料的力學(xué)和摩擦磨損性能較好，其在150N、200N和250N載荷下磨損量和摩擦系數(shù)分別是純PI的28％和78.7％、13.5％和71.9％、11％和73.1％，SiC纖維/PI復(fù)合材料磨損表面犁溝較淺，以粘著磨損為主。當(dāng)SiC纖維添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％時(shí)，SiC纖維/PI復(fù)合材料性能較好。
　　 (3) SiC纖維分別與固體潤滑劑（PTFE、MoS2和石墨）混雜改性PI復(fù)合

5、材料的性能研究表明，固體潤滑劑的加入會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能下降。但固體潤滑劑的加入對(duì)PI復(fù)合材料摩擦磨損性能較大改善，其中以超聲復(fù)合處理的5％ SiC纖維+10％石墨+PI復(fù)合材料的摩擦磨損性能較好，其在150N、200N和250N載荷下磨損量和摩擦系數(shù)分別是純PI的19.4％和57.8％、11.6％和63.8％、10.1％和61.5％。
　　 (4)粉狀填料（C粉、Al2O3粉、SiC粉）混雜改性PI復(fù)合材料研究表明:加入單一

6、SiC粉對(duì)提高PI復(fù)合材料力學(xué)和摩擦磨損性能的效果不明顯;SiC粉與固體潤滑劑混合改性PI能顯著提高復(fù)合材料的摩擦磨損性能，其中以PTFE固體潤滑劑的效果較好，其復(fù)合材料在150N、200N和250N磨損量和摩擦系數(shù)分別是純PI的8.6％和41.7％、4.8％和38.4％、8.6％和40.2％;不同粉狀填料與固體潤滑劑混雜改性PI研究表明:5％Al2O3粉+10％PTFE+PI復(fù)合材料摩擦磨損性能較好，其在150N、200N和250N載