石墨相氮化碳增強(qiáng)聚酰亞胺摩擦磨損性能

韓寶軍, 吳海銀, 丁成成, 俞 娟, 王曉東, 黃 培

(南京工業(yè)大學(xué) 材料化學(xué)工程國家重點實驗室, 江蘇 南京 211800)

1 前 言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類對材料的要求也越來越高，聚合物材料因其質(zhì)輕、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點，在一些領(lǐng)域已逐漸取代傳統(tǒng)金屬材料[1-2]。芳香族聚酰亞胺( PI) 是一類綜合性能優(yōu)異的特種工程塑料，它具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐熱性能，較好的尺寸穩(wěn)定性和抗沖擊性能，常作為自潤滑耐磨材料應(yīng)用于航空、航天和軍工領(lǐng)域的摩擦系統(tǒng)中[3-4]。但是純聚酰亞胺在單獨使用時摩擦磨損性能相對稍差，不能滿足當(dāng)前材料的需要[5]。為了提高PI 的抗磨耐磨性能，國內(nèi)外的科研工作者通常采用炭纖維、玻璃纖維、石墨、石墨烯、二硫化鉬、納米粒子等對其進(jìn)行填充[6-8]，共混處理后制備聚酰亞胺基復(fù)合材料，由于這些填料表面比較光滑，沒有或者很少游離的基團(tuán)，導(dǎo)致填料以物理填充的形式存在于聚酰亞胺基體中，界面結(jié)合強(qiáng)度較差，結(jié)果也很難滿足高精度、高載荷、耐高溫及耐磨損的要求[9]。

石墨相氮化碳(g-C3N4)是一種新型的二維碳氮聚合物材料，其分子內(nèi)碳原子和氮原子均是sp2 雜化，其晶體結(jié)構(gòu)與高定向熱解石墨類似，表現(xiàn)為類石墨的片層狀結(jié)構(gòu)[10]。g-C3N4層間結(jié)合力較低，在切向力作用下，容易發(fā)生層間滑移，具有較好的潤滑性能，且片層周圍游離有大量的胺基(-NH2)[11]，能夠與PI分子鏈中羰基(C=O)重復(fù)單元通過化學(xué)鍵的形式連接，填料與聚合物基體界面結(jié)合力較好。……