基本信息
- 項目名稱：
- 石墨烯改性PPS涂層的摩擦學(xué)行為
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 為了探討石墨烯作為納米填料改性聚合物復(fù)合材料的效果，本論文采用氧化-分散-還原法制備親有機性的石墨烯，X射線衍射分析表明獲得預(yù)期產(chǎn)物。 采用噴涂法制備了聚苯硫醚（PPS）/聚四氟蠟/石墨烯復(fù)合涂層，并探討了此復(fù)合涂層的摩擦磨損行為。摩擦學(xué)性能測試結(jié)果表明：石墨烯的添加量為0.8 Phr（g/100g）時，復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)低于純PPS涂層，而抗磨壽命明顯高于純PPS涂層。
- 詳細介紹：
- 本論文采用氧化-分散-還原法制備親有機性的石墨烯，采用噴涂法制備了PPS/PFW/石墨烯復(fù)合涂層，探討石墨烯作為納米填料改性聚合物復(fù)合材料的效果。摩擦學(xué)性能測試結(jié)果表明：純PPS涂層的磨損形式為粘著磨損，而復(fù)合涂層以磨粒磨損為主，當(dāng)復(fù)合涂層中石墨烯含量比較低時呈現(xiàn)一定程度的粘著磨損，而當(dāng)石墨烯含量較高時出現(xiàn)疲勞磨損；復(fù)合涂層的抗磨壽命明顯高于純PPS涂層，最高抗磨壽命比純PPS涂層提高7倍以上（石墨烯含量0.8 Phr），而摩擦系數(shù)均明顯低于純PPS涂層。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：探討石墨烯作為納米填料改性聚合物復(fù)合材料的效果，獲得一種摩擦磨損性能優(yōu)異的環(huán)保型復(fù)合材料。 基本思路：實驗材料石墨烯→石墨烯結(jié)構(gòu)表征→涂層的制備→摩擦學(xué)性能測試及磨損表面形貌和對偶轉(zhuǎn)移膜分析→摩擦磨損性能結(jié)果分析→摩擦磨損機理分析
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 石墨烯性能優(yōu)異，是研究的前沿，而研究石墨烯改性PPS涂層復(fù)合材料摩擦學(xué)性能方面的研究未見文獻報道；環(huán)保型涂料是涂料行業(yè)的發(fā)展方向。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 石墨烯改性PPS涂層復(fù)合材料屬于環(huán)保型涂料，是涂料行業(yè)的發(fā)展方向，預(yù)計在耐磨材料領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 采用氧化-分散-還原法制備親有機性的石墨烯，X射線衍射分析表明獲得預(yù)期產(chǎn)物. 采用噴涂法制備了聚苯硫醚（PPS）/聚四氟蠟/石墨烯復(fù)合涂層，摩擦學(xué)性能測試結(jié)果表明：復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)低于純PPS涂層，而抗磨壽命明顯高于純PPS涂層，石墨烯的最佳添加量為0.8 Phr（g/100g）。純PPS涂層的磨損形式為嚴重的粘著磨損，而復(fù)合涂層以磨粒磨損為主，當(dāng)石墨烯含量較高時出現(xiàn)疲勞磨損。 純PPS涂層的對偶環(huán)表面呈現(xiàn)厚而不連續(xù)的轉(zhuǎn)移膜且存在有較多垂直滑動方向的裂紋，而復(fù)合涂層的對偶環(huán)形成均勻堅韌的轉(zhuǎn)移膜，轉(zhuǎn)移膜的形貌與涂層的摩擦學(xué)性能相對應(yīng)。
獲獎情況
- 錄用EI收錄著名期刊《摩擦學(xué)學(xué)報》論文一篇，2011年第6期出版。
鑒定結(jié)果
- EI收錄著名期刊《摩擦學(xué)學(xué)報》論文錄用函一份
參考文獻
- [1] Lee C, Wei X D, Kysar J W, et al.Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene[J]. Science, 2008, 321(5887):385-388. [2] Stankovich S,Dikin D A,Dommett G H B,et al.Graphene-based composite materials[J]. Nature, 2006, 442(7100):282-286. [3] Han M, Kim WN, Giles DW. Rheology of blends of a thermotropic liquid crystalline polymer with polyphenylene sulfide [J]. Polymer Engineering and Science.2001,41(9):1506-1513. [4] Chen Z B, Li T S, Yang Y L et al. Mechanical and tribological properties of PA/PPS blends[J]. Wear, 2004, 257(7-8):696-707. [5] Duan Y J, Cong P H, Liu X J, et al. Comparative Study of Tribological Properties of Polyphenylene Sulfide (PPS), Polyethersulfone (PES), and Polysulfone (PSU)[J]. Journal of Macromolecular Science, Part B Physics, 2009, 48(2):269-281.
同類課題研究水平概述
- 石墨烯（graphene）即單層石墨，是由碳六元環(huán)組成的兩維點陣結(jié)構(gòu),不僅有優(yōu)異的電學(xué)性能，質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性好，比表面積大，而且它的楊氏模量(1TPa)和內(nèi)在強度(130GPa)也可與碳納米管相媲美，適合用作填料獲得性能優(yōu)良的復(fù)合材料，近年來已經(jīng)成為研究熱點，但研究石墨烯改性聚合物復(fù)合材料摩擦學(xué)性能方面的文獻卻比較少。 聚苯硫醚(PPS，Polyphenylene sulfide)屬于一種性能優(yōu)良但價格相對比較便宜的特種工程塑料，不僅在航空、航天、電子電氣等高新技術(shù)領(lǐng)域作為耐高溫、高性能的非金屬結(jié)構(gòu)材料獲得了應(yīng)用，而且在普通民用工業(yè)領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。但PPS有其自身的不足與缺點，如鏈結(jié)構(gòu)剛性大，導(dǎo)致PPS材料的韌性差，脆性大，因而使其應(yīng)用受到一定程度的限制。通過填充和增強就可大幅度提高其強度、剛度和耐熱性；此外通過共混乃至合金化的方法也能使PPS性能獲得有效的改善和補充。PPS整體材料的摩擦學(xué)性能已得以系統(tǒng)的研究。 PPS用作涂層材料近期也有研究報道，Xu Haiyan等研究了碳纖維增強PPS復(fù)合涂層在干摩擦和水環(huán)境中的摩擦學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)水環(huán)境下復(fù)合涂層的磨損率比干摩擦下明顯降低.近期，Luo Zhuang zhu 等制備了包含PPS的仿生學(xué)的超疏水涂層，并研究了其疏水性能和摩擦學(xué)性能。 為了探討石墨烯作為納米填料改性聚合物復(fù)合材料的效果，本論文制備了包含石墨烯的PPS復(fù)合涂層，并探討了此復(fù)合涂層的摩擦磨損行為。
