超支化聚合物接枝改性纳米无机粒子及其环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能研究
晨源：环氧树脂具有优良的机械性能、粘结性能、抗化学腐蚀性、低吸水性能及良好的电气绝缘性能，以及易于成形加工、成本低廉等优点，广泛应用于粘合剂、涂料、电气绝缘材料等方面，是工业领域不可缺少的基础材料。但是由于固化后的环氧树脂高度交联，使其变得脆而硬，耐疲劳性、耐冲击性较差，作为摩擦材料在与对偶件对磨时容易发生脆性断裂，摩擦磨损性能较差。以改善环氧树脂的摩擦磨损性能为主要目标，选用纳米Si02和纳米A1203填充环氧树脂。为了改善纳米粒子在环氧树脂基体中的分散性，提高粒子与基体之间的界面结合力以及摩擦时粒子／基体界面的热稳定性，采用“grafting to”和“graffing from”两种方法对纳米粒子进行超支化表面改性。
第一种方法是以3，5．二氨基苯甲酸为反应单体，利用缩聚反应，通过简单的“一步法”在经过偶联剂处理过的纳米粒子表面原位接枝超支化聚酰胺，得到改性粒子Si02一g-HBPA和A1203一g-HBPA。重点研究了反应条件对于接枝物结构(支化度、分子量和分子量分布)的影响，并通过模拟试验证实接枝超支化聚酰胺的端氨基可参与环氧基体的固化，DSC研究表明加入改性粒子使反应活化能减小。第二种方法是将纳米Si02用六亚甲基二异氰酸酯预处理，在表面引入活性异氰酸酯基，再与超支化聚酯H20发生接枝反应，得到改性粒子Si02．g-H20。红外光谱证明Si02．g-H20表面的端羟基不参与环氧固化网络，DSC研究证明其羟端基只对固化过程有催化作用。
纳米Si02、纳米Al203经过表面超支化接枝改性后，得到的Si02-g-HBPA、A1203-g-HBPA、Si02-g-H20在不同填充量下均可不同程度地进一步提高复合材料的减摩耐磨性能。载荷为3MPa时，纯环氧树脂的摩擦系数为0．54，比磨损率为3.15x104 ram3／Nrm；而纳米Si02-g-HBPA填充量为4wt．％可使复合材料的摩擦系数降至0.3，比磨损率在填充量为8wt％低至4．1x10*mm3／Nm；纳米A1203-g-HBPA填充量为5wt．％时复合材料摩擦系数降至0.4，比磨损率在填充量为8wt％低至6.2×10"6mm3／Nm；纳米Si02．g-H20填充量为8wt．％可使复合材料的摩擦系数降至0.31，比磨损率在填充量为12wt降至7．3x10击mm3／Nm。
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