论文总字数：18197字

摘 要

聚酰亚胺( PI) 作为高性能工程塑料，具有突出的力学性能，耐高温、耐溶剂性能，特别是在高温、高低压、高速度等极端条件下具有优良的摩擦磨损性能。但是纯PI 的自润滑性能相对较差^[1]，通过复合改性，进一步提高其摩擦磨损性能，扩大其应用范围，已成为聚酰亚胺基复合材料研究的热点之。

一为了改进聚酰亚胺材料的摩擦磨损性能，采用原位聚合法制备石墨烯/聚酰亚胺纳米复合材料，即以N'N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂，以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为原料，以石墨烯为填料，在常温机械搅拌的条件下进行聚合反应，制备石墨烯/聚酰亚胺聚合材料以优化聚酰亚胺的摩擦磨损性能。

关键词： 聚酰亚胺， 石墨烯， 复合材料摩擦磨损

Friction and Wear Properties of Graphene Modified Polyimide

ABSTRACT

As a high-performance engineering plastics，Polyimide (PI) has some outstanding mechanical properties, high temperature resistance, solvent resistance, especially with excellent tribological properties under high temperature, high voltage, high speed and other extreme conditions. But the self-lubricating properties of pure PI relatively poor[1] modified by complex and further improve its tribological properties, expanding its scope of application, has become a research hot spots of polyimide-based composite materials.

In order to improve the tribological properties of a polyimide material, use in-situ polymerization method to produce graphene / polyimide nanocomposite which using N'N-dimethylacetamide (DMAc) as solvent, pyromellitic tetracarboxylic acid dianhydride (PMDA) and 4,4 '- diaminodiphenyl ether (ODA) as the starting material, using graphene as fillers, polymerization was carried out under conditions of mechanical stirring at room temperature, graphene / polyimide polymerization materials to optimize the tribological properties of polyimide.

Keywords：Polyimide， Graphene， Friction wear properties

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 4

1.1 背景和研究意义 4

1.1.1 摩擦学研究意义 4

1.1.2 摩擦材料的发展 5

1.2 聚酰亚胺 6

1.2.1 聚酰亚胺的种类 6

1.2.2 聚酰亚胺的化学改性 7

1.2.3 填料改性 7

1.2.4 聚酰亚胺及其复合材料在摩擦领域中的应用 9

1.2.5 摩擦条件对聚酰亚胺摩擦磨损性能的影响 10

1.3 聚合物材料磨损理论及模型 11

1.3.1 粘着磨损 11

1.3.2 磨粒磨损 11

1.3.3 疲劳磨损 11

1.3.4 腐蚀磨损 12

1.4 石墨烯 12

第二章 实验部分 14

2.1 实验部分 14

2.1.1 实验原料及试剂 14

2.1.2 复合材料的制备 14

2.2 性能测试 14

第三章 结果与讨论 16

3.1 红外分析 16

3.2 复合材料力学性能 16

3. 3 干摩擦下复合材料摩擦磨损性能 16

第四章 总结 19

参考文献 20

致 谢 23

第一章 文献综述

1.1 背景和研究意义

1.1.1 摩擦学研究意义

摩擦学是研究相对运动中相互作用表面的设计、摩擦、磨损、润滑、损伤等方面的理论和实践的一门综合性科学，包括有关表面间相对运动的机械设计、可靠性和工作性能的庞大复并交缠在一起的领域，主要涉及机械工程、物理、化学、力学、及材料科学等^[1-2]。

日常生活中，衣食住行都涉及到摩擦。在机械工程中，如摩擦传动、摩擦离合器、摩擦式制动器和螺纹联接等的可靠性以及各种车辆的运输能力也都取决于摩擦力大小。但同时摩擦也造成了巨大的浪费。世界上约有1／3到1／2的能源以各种形式消耗于摩擦，其中大部分未经做功而白白浪费掉了。在机械零件的报废中，由于磨损造成的约占80%。摩擦带来能量消耗，磨损造成材料损失及系统失效，而且摩擦和磨损还可能造成突然事故，发生危险。这种情况引起了科学家的高度重视，1966年英国教育部发表了关于摩擦学教育和研究的报告，也就是后来著名的约斯特（H.P.Jost）报告^[3]。这篇调查报告并没有传统学术上的突破，但其意义却远超越某些重要学说。该报告指出摩擦与润滑研究被忽视的严重情况，由于没有利用已有的摩擦方面的知识，英国每年损失5.15亿英镑以上，美国为1000亿美元，联邦德国为100亿美元，日本1974年损失27.3亿美元，前苏联每年仅机械部门也高达100-120亿卢布。因此该报告提议创立一个新学科，称为“摩擦磨损润滑学”，简称“摩擦学”（Tribology）.约斯特报告引起国际学术界、工业界甚至政府的高度重视和热烈反响，过去分散在各个领域中孤立而力量单薄的研究工作者聚集在摩擦学这面旗帜下，1973年在伦敦成立了国际摩擦学会，在摩擦研究史上翻开了新的一页。由于人们对摩擦磨损方面的研究的重视，从1984年到1990年，美国商品生产和服务的增长并没有引起能源消耗的增加，日本、德国和英国的能源消耗甚至减少了。最近十年发达工业国家的能源消耗减少了三分之一，仅2000年，我国通过减少因摩擦磨损而报废和维修零件就节约400亿元，约占国民生产总值的1.2%，

而在这方面的研究与应用投资只是收益的1/50^[4]。由上述一些粗略估计的数字可以看出，应用摩擦学知识可以节约大量的能源和原材料，这对于国民经济的发展和为人类未来合理利用资源，造福子孙后代，都具有极其重大的意义。由于摩擦学在国民生产中的巨大作用，对研究与发展国民经济和国防建设均有重要意义，使摩擦学在众多新兴学科中成为发展最快的应用学科之一。它的具体作用有：

请支付后下载全文，论文总字数：18197字