氧化石墨烯改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与摩擦学性能

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作   者：

李轩;  周德东;  何瑜;  张立京;  吕威;  张续译;  杨远鹏;  刘志章; 

作者机构：

四川轻化工大学机械工程学院;  西安长峰机电研究所; 

关键词：

聚酰亚胺;  玄武岩纤维;  氧化石墨烯;  摩擦磨损;  表面改性; 

期刊名称：

高分子材料科学与工程

i s s n：

1000-7555

年卷期：

2024 年 005 期

页   码：

76-86

摘   要：

通过静电自组装法将氧化石墨烯(GO)附着在硅烷偶联剂KH550接枝后的玄武岩纤维表面，并采用热模压工艺制备了GO改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料(GBF/PI)。对比研究了聚酰亚胺(PI)、玄武岩纤维/聚酰亚胺(BF/PI)、KH550改性玄武岩纤维/聚酰亚胺(KBF/PI)、GBF/PI复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明，GBF/PI复合材料的维氏硬度、压缩强度和弯曲强度分别为66.5 HV,275.9 MPa和169.8 MPa，较PI试样分别提高约29.2%,45.8%和47.1%，较BF/PI试样分别提高约21.9%,27.0%和28.1%，较KBF/PI试样分别提高约6.9%,20.2%和10.2%。与PI,BF/PI和KBF/PI试样相比，GBF/PI复合材料具有更优的热稳定性，其中GBF/PI的起始分解温度和质量残留率分别为398.4℃和57.70%，明显高于PI树脂的387.5℃和49.36%。摩擦磨损实验结果表明，与GCr15对磨60 min后，GBF/PI的平均摩擦系数为0.617，磨损率为5.22×10-6mm3/(N·m)，较PI树脂试样分别低约11.4%和47.2%，较BF/PI试样分别低约7.7%和27.0%，较KBF/PI试样分别低约8.4%和12.0%。GO的引入有利于形成致密均匀的摩擦层，减轻了PI基复合材料摩擦损伤，提高了材料的减磨抗磨性能。