509 / 2021-06-18 22:53:02

多孔聚酰亚胺/纳米硅复合含油材料的制备及其摩擦学性能研究

多孔聚酰亚胺（PI）具有质轻、化学稳定性好、耐辐照及孔径结构可调可控等诸多优点，将其储存润滑油后非常适合用作机械设备中的长效润滑材料。但纯多孔PI材料的储油性能与力学性能相互制约，造成其在服役工况中面临储油性能、力学性能和摩擦学性能难以同时满足需求的困境。为解决单一多孔PI含油材料结构与性能方面存在的主要问题，以聚苯乙烯微球为致孔剂，分别以实心二氧化硅纳米球（SiO₂）、介孔二氧化硅纳米球（MSNs）、中空介孔二氧化硅纳米球（HMSNs）和介孔二氧化硅纳米管（MSNTs）为添加剂，通过掺杂共聚制备了四种不同结构形态的多孔聚酰亚胺/纳米硅复合材料（如图1a所示），着重研究了复合材料的多级孔结构对其力学、储油、热稳定性及摩擦学性能的影响，探究不同多孔复合含油材料的适用工况。其中，多孔PI/HMSNs复合含油薄膜和多孔PI/MSNTs复合含油薄膜在摩擦测试过程中，载荷和摩擦热的共同作用会促使其缓慢释放润滑油至摩擦界面并形成润滑油膜，从而表现出优异的摩擦学性能（如图1b所示），二者分别适用于较高温度下的长效润滑工况和短期高载荷工况，进而有望代替传统单一组分的多孔PI含油材料在苛刻工况（如高温、高载荷）的摩擦环境中得到广泛应用。