聚酰亚胺(PI)是分子主链中含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物, 是一种性能优良的特种工程塑料,也是迄今为止耐热等级最高的高分子材料, 可广泛应用于航空航天、机械、电子等高科技领域^[1] 。随着科技的发展，PI在各领域的需求量越来越大，对其性能的要求也越来越高，这使得PI的应用领域不断扩展。通过改性的方法提高PI 的性能并拓展其应用领域，已经受到越来越多的关注 ^[2] 。

为获得综合性能优异的聚合物材料,除了继续研制合成新型聚合物外,对已有的聚合物采用共聚，增强和共混等方法进行改性也是聚合物材料开发中卓有成效的手段。其中,聚合物共混改性由于具有工艺简单,而且可以得到性质连续变化的材料等优点,使得其在聚合物研究和应用领域得到了迅猛的发展。对PI适当改性不仅可以保留聚合物的优异性能, 改善缺点, 还能赋予其一些崭新的功能, 适应现代工业发展对聚酞亚胺性能的更高要求, 而改性后的PI既提高了性能又扩展了用途, 这比另找其他的高性能材料简单经济不少 ^[3]。

Chen等人研究了聚酰胺(PA)与聚苯硫醚（PPS）两者的共混物的摩擦学性能随体系组成的变化^[5-6]。结果发现,体系的摩擦学性质随组成连续变化;对大多数的共混物来说,材料的动摩擦系数和磨损率在体系组成的某一点上存在最小值^[4]。Cai等人研究聚酰亚胺的摩擦磨损性能随纳米Al₂O₃含量变化情况。结果表明,适量纳米Al₂O₃的加入能显著提高聚酰亚胺的摩擦学性能^[5]。黄丽坚等采用热压成型工艺制备石墨填充热塑性聚酰亚胺复合材料，考察了复合材料的力学性能及摩擦磨损性能，结果表明：石墨的加入降低了复合材料的弯曲强度和拉伸强度，干摩擦条件下复合材料摩擦系数随着石墨含量的增大稳步降低最终保持在0.1 左右;石墨含量为30 %时复合材料磨损率仅为纯树脂的2.9%;油润滑条件下复合材料的摩擦系数相比干摩擦降低了一个数量级^[6]。Lai等^[7]人研究聚酰亚胺与凹凸棒石混合材料共混的摩擦磨损性能表明：体系的摩擦系数和磨损率随凹凸棒石混合材料量的增加先降低后升高。

除了考虑在聚酰亚胺中添加各类物质改善其性能外，还有各种工况下对聚酰亚胺性能影响的研究。H. Unal 等测试了一些工业聚合物在钢铁对偶件表面的干滑动磨损特性，其中聚甲醛磨损率最高, 聚酰胺66最低。总体上这些聚合物的磨损率不受载荷影响^[8]。许晓璐研究了载荷作用下聚酰亚胺膜的摩擦特性，载荷增大摩擦系数增大到极大值后逐渐下降^[9]。P. Samyn等人研究了钢铁和类金刚石薄膜表面烧结聚酰亚胺滑动的摩擦磨损性能，发现粗糙度高的钢铁比光滑的钢铁摩擦更高但磨损更低，类金刚石薄膜比较复杂，在温和滑动条件下摩擦较低，但是聚酰亚胺的磨损率却比钢铁要高 ^[10]。朱鹏等通过正交实验设计和方差分析, 系统考察了工况(温度、速度及载荷) 对碳纤维改性热塑性聚酰亚胺(TPI) 摩擦磨损行为的影响，研究表明：随着温度升高,分子链相对滑移增强, 体现出良好的自润滑特性, 材料的摩擦因数和磨损率均有所下降；排除摩擦热的干扰, 方差分析表明载荷、速度及其交互作用对材料摩擦磨损行为影响不显著。根据粘着摩擦理论, 载荷的改变对材料抗剪切强度无明显作用, 表现为材料摩擦磨损性能稳定。随速度的增加, 材料抗剪切强度呈现下降趋势, 同时考虑到受力中的塑形硬化现象, 摩擦因数出现先增后减的变化^[11]。Zhang等人不仅研究了玄武岩纤维与聚酰亚胺共混的最佳比例，还讨论了滑动条件对摩擦系数和磨损率的影响，如滑动速率和载荷，研究显示高载荷和高速率更佳^[12-13]。

以上所述表明,在聚合物摩擦学中,虽然有关聚合物共混物的摩擦磨损行为已经有了一些报道,但是相关研究还很不系统,仍然停留在实验数据积累的阶段"而聚合物共混物由于其兼顾两种聚合物的优点,在实际应用中,尤其是作为摩擦零部件的使用己经越来越广泛"可见,关于聚合物共混物摩擦学性能的研究还有待于继续开展深入细致的工作。

聚合物共混改性因其工艺简单，而且能得到性质连续变化的材料，所以其研究和应用得到了很大的发展。聚合物在共混的同时采用共聚能改变一些复合材料的结构以获得我们想要的性能。俞娟老师等考察了共聚共混改性对聚酰亚胺(PI)薄膜性能的影响，以4,4'-二胺基二苯醚(ODA), 芳香杂环二胺(DAMI)和均苯四甲酸酐(PMDA)为单体, 通过常温聚合合成了一系列聚酰亚胺薄膜。分析了薄膜结构和性能发现，经过共聚共混改性后,PI 原分子链中引入柔性基团, 使得其玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度(Td)下降了将近10 %, 力学性能也略有下降,但是其溶解性能得到了改善^[14]。姜恒等通过原位聚合法制备蒙脱土/聚酰亚胺纳米复合材料，发现添加适量的蒙脱土，可以有效地改善聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能; 随着蒙脱土含量的增加，聚酰亚胺复合材料的磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损^[15]。

本课题通过考察共聚共混对PMDA-ODA型聚酰亚胺摩擦磨损性能影响，通过不同ODA/DAMI比例下改性材料与金属钢环对偶件摩擦学测试来探寻其中的规律。相信随着课题研究的推进，会揭开更多有关复合材料的摩擦学原理，为材料性能的改善创造新途径。