含氟聚酰亞胺的合成及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、目前摩擦學(xué)研究已經(jīng)深入到分子水平,聚合物的分子鏈組成及單體排列顯著影響其物理化學(xué)性能,進(jìn)而影響其力學(xué)及摩擦學(xué)性能。21世紀(jì)被物理學(xué)界公認(rèn)的最有可能獲得突破的領(lǐng)域是材料的凝聚態(tài)物理,高分子材料已經(jīng)成為廣為關(guān)注的重要材料之一,因此迫切需要了解高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、凝聚態(tài)等結(jié)構(gòu)與摩擦學(xué)性能間的關(guān)系。
　　本論文通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成具有不同含量含氟結(jié)構(gòu)單元及可形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的含氟聚酰亞胺(FPI),嘗試通過(guò)研究FPI的結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)性能的基本作用

2、規(guī)律,探索研制高性能高分子摩擦學(xué)材料的新途徑。論文從選擇合適單體出發(fā),合成了帶有各種二胺二酐結(jié)構(gòu)的FPI,通過(guò)結(jié)構(gòu)表征、材料力學(xué)和摩擦學(xué)基本性能測(cè)試,較系統(tǒng)地考察了含氟聚酰亞胺結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦學(xué)性能的影響,初步總結(jié)出聚酰亞胺結(jié)構(gòu)與摩擦學(xué)性能關(guān)系的規(guī)律,探討了結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦學(xué)性能的影響機(jī)制。
　　論文得到的主要?jiǎng)?chuàng)新性結(jié)果如下:
　　1、成功的合成了幾種具有不同含量含氟單體的FPI,對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了較全面的表征和測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明:含

3、氟單元的引入可以明顯改變與FPI摩擦學(xué)相關(guān)的性能,隨著含氟單元含量的提高,材料的耐熱性、摩擦系數(shù)和耐磨性都發(fā)生明顯改善。4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)與二苯醚四酸二酐(ODPA)合成的不含氟和全氟PI摩擦系數(shù)分別為0.33和0.21;全氟PI磨損率只有不含氟PI的一半。
　　2、柔性分子鏈結(jié)構(gòu)FPI表面能低,摩擦系數(shù)低,但材料強(qiáng)度不高;剛性結(jié)構(gòu)的FPI材料表面能高,材料強(qiáng)度高,耐磨性好,但摩擦系數(shù)偏高。ODPA,聯(lián)苯四

4、甲酸酐(BPDA)和均苯四甲酸酐(PMDA)分子鏈剛性依次增大,合成的PI的強(qiáng)度和磨損率也逐漸降低,摩擦系數(shù)卻逐漸升高。
　　3、隨著FPI分子量的增大,材料拉伸強(qiáng)度和耐熱性的提高與分子間相互作用增大密切相關(guān),特性粘度為1.6的ODPA類(lèi)PI拉伸強(qiáng)度為98MPa,超過(guò)特性粘度為0.8PI材料20％,耐熱性也明顯優(yōu)于特性粘度為0.8的材料。
　　4、機(jī)理研究結(jié)果認(rèn)為:氟元素帶來(lái)的低表面能是材料摩擦系數(shù)得以降低的本質(zhì)原因;氟元素