聚苯并咪唑及其复合材料的制备和性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 卢艳华 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-12-26 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陈建敏 |
| 关键词 | 聚苯并咪唑 复合材料 原位合成 力学性能 摩擦学 磨损 自润滑 Polybenzimidazole Composites In situ synthesis Mechanical properties Tribology Wear self-lubrication |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 合成了3,3’-二胺基联苯二胺和3,3’,4,4’-四胺基二苯醚两种单体，并利用所合成的单体合成了四种聚苯并咪唑。制备了钛/聚苯并咪唑和碳纤维/聚苯并咪唑两种复合材料。考察了钛含量、碳纤维含量对聚苯并咪唑复合材料力学性能、摩擦学性能的影响。研究结果表明： 1.合成了3,3’-二胺基联苯二胺和3,3’,4,4’-四胺基二苯醚两种单体和四种聚苯并咪唑。研究了以二胺为起始原料，经酰化、硝化、碱解和还原反应制备高纯度单体的合成工艺。溶液缩聚法合成了聚苯并咪唑。研究了单体结构对聚苯并咪唑的分子量、结晶性、热稳定性和溶解性的影响。芳香二羧酸酯类单体有利于提高聚苯并咪唑的分子量。3,3’,4,4’-四胺基二苯醚合成的聚苯并咪唑，分子结构中引入的醚氧键提高了溶解性，但降低了结晶性和热稳定性，这类聚苯并咪唑适于制备薄膜材料。3,3’-二胺基联苯二胺合成的聚苯并咪唑热稳定性较高，有一定的结晶性，但是溶解性较低，适于制备复合材料。 2.真空热压烧结法制备了聚苯并咪唑复合材料。真空度、烧结压力和烧结温度是影响聚苯并咪唑复合材料性能的主要参数。烧结压力越高，复合材料的致密度越高；力学性能越好。高真空有利于脱除聚苯并咪唑吸附的水、磷酸以及固相聚合过程中产生的水等挥发性物质，减少了聚苯并咪唑复合材料在烧结过程中产生的缺陷，提高了复合材料的致密度，从而提高了聚苯并咪唑复合材料的力学性能。研究了烧结温度对聚苯并咪唑复合材料性能的影响。 3.聚苯并咪唑包覆钛粉法制备了钛/聚苯并咪唑复合材料。由于钛原子具有空的d轨道，聚苯并咪唑1-N原子具有孤对电子，两者可以形成配位键，填料钛提高了聚苯并咪唑复合材料的力学性能。钛含量对复合材料的硬度、摩擦系数和磨损率影响较小；5%钛是最佳的添加量，压缩强度增加15.50%，拉伸强度增加9.38%，弯曲强度降低5.26%。钛/聚苯并咪唑复合材料具有优异的高温摩擦学性能。摩擦系数小于0.35，磨损率小于2×10-5 mm3/Nm，而且随着温度的升高，摩擦系数显著降低。 4.原位合成法制备了碳纤维/聚苯并咪唑复合材料。未经处理的碳纤维与聚苯并咪唑基体材料之间以范德华力结合，增强效果有限；液相氧化处理的碳纤维，在碳纤维表面引入了活性基团，这些基团可以与聚苯并咪唑的单体发生化学反应，使碳纤维与基体材料形成共价键，充分发挥了碳纤维的增强效果。4%的碳纤维是最佳填料添加量，含4%碳纤维的聚苯并咪唑拉伸强度、压缩强度和弯曲强度分别提升了15.38%、55.44%和49.63%。碳纤维同时提高了聚苯并咪唑的抗磨性能，摩擦系数随温度的升高而下降。 |
| 学科主题 | 聚合物润滑材料 |
| 公开日期 | 2013-04-26 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/2948]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 卢艳华. 聚苯并咪唑及其复合材料的制备和性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。