1,摩擦学性能检测：
（温度对聚酰亚胺摩擦磨损性能的影响）栓-盘摩擦磨损试验表明: 连续升温时, 聚酰亚胺的摩擦因数随温度升高而增大直至最高值0. 66, 继而降低至0. 16; 定温试验时, 其摩擦因数随滑动时间延长很快上升到最高值, 继而急速降低到趋于稳定; 聚酰亚胺的磨损率随温度升高而增大. 扫描电子显微镜观察发现: 聚酰亚胺以犁削磨损为主, 但随环境温度的升高, 磨屑由细微粒状变为大片状直至细长条状; 其摩擦磨损行为与材料表层状态密切相关, 温度较高时, 摩擦热使材料表面产生了低摩擦高磨损的粘流层.
1. 1 试样的制备
试验采用国产PI 模塑粉, 平均粒度为45μm, 在XLB-400×400×2 型热压机上进行模压热成型制备PI 块状试样。所制得PI 试样外观尺寸为200mm×15mm×13mm。
1. 2 摩擦试验
摩擦试验采用国产的MHK-500 型环-块摩擦试验机, 对摩副为45 钢标准钢环, 硬度为HRC57. 8。PI磨块按摩擦试验机要求将上述模压试样机加工成标准磨块, 磨块尺寸为19. 04mm × 12. 32mm ×12. 32mm。在室温下进行干摩擦试验。为保证干摩擦, 在每次试验前, PI 磨块和对摩钢环都用丙酮进行超声清洗, 并在烘箱中进行烘干, 温度为110℃。在载荷P 分别为75, 120N 及线速度V 分别为0. 5,
1. 5m·s- 1条件下, 每两分钟测一次摩擦力,进而计算出摩擦系数。从而获得不同P , V 值下的与t 的关系曲线。并且通过测量PI 磨块上摩痕的长度l 和宽度h , 计算出磨痕的面积S, 进而计算出单位面积上的所受载荷p = P/ S , 即压强, 然后用压强p 乘以相应的速度得到pV 值, 单位是MPa·m·s- 1。
1. 3 摩擦表面的观察
对摩钢环表面转移膜形貌采用OLYMPUS 公司的PME-3 型金相显微镜进行观察。PI 磨块的磨损表面经过真空喷金镀膜后, 利用日本日立公司的S-570型扫描电子显微电镜进行形貌观察。
2. 1 PI 的热分析结果
图2所示为PI 栓试样的差热扫描分析( DSC) 及其热重分析( TGA) 曲线图. 可以看出, PI 栓的玻璃化转变温度( T g ) 为265 ℃, 其在470 ℃时熔融, 降解5%时的温度为593 ℃. 根据PI 的热分析结果, 选定的最高摩擦试验温度为250 ℃, 原因是这一温度低于PI 试样的玻璃化转变温度, 如此便可以避免PI 试样整体发生软化.
a. 在连续升温过程中, PI 与1Cr18N i9Ti 不锈钢对摩时的摩擦因数随温度的升高而不
断增大直至最高值, 继而快速降低; 在几种给定的环境温度下, 随着滑动时间的延长, 摩擦因
数一开始就都很快增大到最高值, 继而又都急速下降直到趋于稳定.
b. 在固定负荷和滑动速度的条件下, 环境温度对PI 摩擦学行为的影响十分明显, 主
第3期丛培红等: 温度对聚酰亚胺摩擦磨损性能的影响225
要是由于环境温度的升高, 在摩擦热的作用下, PI 表面层的物理状态发生了改变. 在环境温
度高于200 ℃的情况下, 由于表面形成了低粘度的粘流层而使PI 具有低而稳定的摩擦因数
和较高的磨损率.
115 结构和性能表征
采用美国Nicolet 公司的IR560 型傅立叶变换红外光谱仪分析PI 的化学结构, 将样品配成溶液后在玻璃板上刮成均质膜, 烘干溶剂后测定. 核磁共振
( 1H-NMR) 分析, 以氘代二甲基亚砜( DMSOd6)为溶剂, 用TMS 内标, 常温下在Varin 公司ECA-600 型核磁共振仪上进行测试. 聚酰亚胺的特性粘数用乌氏粘度计于30 e 测定, DMAc 为溶剂. 利用日本Seiko DSC6200 型差示扫描量热仪测定PI 的玻璃化转变温度( Tg ) , 升温速率10 KPmin,N2气氛. 采用美国TA Instruments 公司产的TGA-2050 型热分析仪测定PI 的热分解温度, 升温范围30~ 900 e , 升温速率20 KPmin, N2 气氛. 采用S-4500 型扫描电子显微镜( SEM) 观察膜的内部结构, 样品用液氮冷冻后脆断, 经喷金后观察其断面. 采用台湾高铁公司的TS-2000 型电子拉力机测试聚合物薄膜的拉伸性能, 试样尺寸按照GB1040-79 制备, 拉伸速度 5mmPmin.
凝胶行为：（研究环氧树脂聚酰亚胺树脂凝胶行为的新方法）环氧树脂的凝胶行为在国内外已经得到广泛研究, 主要是通过不同的方法测试不同恒温温度下的凝胶时间, 然后通过适当的动力学模型拟合得到凝胶时间和温度之间的关系, 为工艺控制( 比如加压时机的选择) 提供科学依据。测试凝胶的方法有流变仪、凝胶盘、ge-l timer、DMA、溶解性测试( so-lubility test ) 、T MA、TBA、DDA 等
[ 4~ 8] 。而聚酰亚胺的凝胶行为国内外的文献中至今没有报道, 主要是因为经酰胺化后的低聚物树脂在常温下为固态, 高温下进行下一步亚酰胺化交联的温度很高,黏度很大, 实验相当困难。用DMA 测试凝胶点文献中常见的判断方法有多种: 本文选择储能模量E和损耗模量E的交点作为凝胶点, 其所对应的时间为该温度对应的凝胶时间t g el。本文在国内首次采用了DMA 圆盘压缩夹具测试
了复合材料用双组分环氧树脂和PMR 型聚酰亚胺的凝胶行为, 通过动力学模型给出了2 种树脂的凝胶时间和温度之间的关系, 并根据实验结果推测该聚酰亚胺体系在310 前后可能存在不同的固化反应机理。
DSC(KH-304树脂基复合材料固化工艺的研究):为了选择合适的加压点, 首先要利用示差扫描量热法DSC对树脂在固化过程中的反应历程进行分析。图为树脂的DSC曲线。从图上可以看到, 树脂固化反应的放热峰为277℃ , 也就是在277 ℃ 时固化反应的速度最快。在273 ℃ 时开始发生固化反应。因此, 树脂粘度最低点应在273℃ 之前
。
转变温度附近发生急剧的变化。以玻璃为例，在玻璃化转变温度，由于玻璃的结构发生变化，玻璃的许多物理性能如热容、密度、热膨胀系数、电导率等都在该温度范围发生急剧变化。根据玻璃化转变温度可以准确制定玻璃的热处理温度制度。对高聚物而言，它是高聚物从玻璃态转变为高弹态的温度，在玻璃化转变温
都要发生一个突变。从分子结构上讲，玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而不像相转变那样有相变热，所以它是一种
二级相变(高分子动态力学中称主转变)。在玻璃化转变温度以下，高聚物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动；而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质，温度再升高，就使整个分子链运动而表现出粘流性质。
1,摩擦学性能检测：
（温度对聚酰亚胺摩擦磨损性能的影响）栓-盘摩擦磨损试验表明: 连续升温时, 聚酰亚胺的摩擦因数随温度升高而增大直至最高值0. 66, 继而降低至0. 16; 定温试验时, 其摩擦因数随滑动时间延长很快上升到最高值, 继而急速降低到趋于稳定; 聚酰亚胺的磨损率随温度升高而增大. 扫描电子显微镜观察发现: 聚酰亚胺以犁削磨损为主, 但随环境温度的升高, 磨屑由细微粒状变为大片状直至细长条状; 其摩擦磨损行为与材料表层状态密切相关, 温度较高时, 摩擦热使材料表面产生了低摩擦高磨损的粘流层.
1. 1 试样的制备
试验采用国产PI 模塑粉, 平均粒度为45μm, 在XLB-400×400×2 型热压机上进行模压热成型制备PI 块状试样。所制得PI 试样外观尺寸为200mm×15mm×13mm。
1. 2 摩擦试验
摩擦试验采用国产的MHK-500 型环-块摩擦试验机, 对摩副为45 钢标准钢环, 硬度为HRC57. 8。PI磨块按摩擦试验机要求将上述模压试样机加工成标准磨块, 磨块尺寸为19. 04mm × 12. 32mm ×12. 32mm。在室温下进行干摩擦试验。为保证干摩擦, 在每次试验前, PI 磨块和对摩钢环都用丙酮进行超声清洗, 并在烘箱中进行烘干, 温度为110℃。在载荷P 分别为75, 120N 及线速度V 分别为0. 5,
1. 5m·s- 1条件下, 每两分钟测一次摩擦力,进而计算出摩擦系数。从而获得不同P , V 值下的与t 的关系曲线。并且通过测量PI 磨块上摩痕的长度l 和宽度h , 计算出磨痕的面积S, 进而计算出单位面积上的所受载荷p = P/ S , 即压强, 然后用压强p 乘以相应的速度得到pV 值, 单位是MPa·m·s- 1。
1. 3 摩擦表面的观察
对摩钢环表面转移膜形貌采用OLYMPUS 公司的PME-3 型金相显微镜进行观察。PI 磨块的磨损表面经过真空喷金镀膜后, 利用日本日立公司的S-570型扫描电子显微电镜进行形貌观察。
2. 1 PI 的热分析结果
图2所示为PI 栓试样的差热扫描分析( DSC) 及其热重分析( TGA) 曲线图. 可以看出, PI 栓的玻璃化转变温度( T g ) 为265 ℃, 其在470 ℃时熔融, 降解5%时的温度为593 ℃. 根据PI 的热分析结果, 选定的最高摩擦试验温度为250 ℃, 原因是这一温度低于PI 试样的玻璃化转变温度, 如此便可以避免PI 试样整体发生软化.
a. 在连续升温过程中, PI 与1Cr18N i9Ti 不锈钢对摩时的摩擦因数随温度的升高而不
断增大直至最高值, 继而快速降低; 在几种给定的环境温度下, 随着滑动时间的延长, 摩擦因
数一开始就都很快增大到最高值, 继而又都急速下降直到趋于稳定.
b. 在固定负荷和滑动速度的条件下, 环境温度对PI 摩擦学行为的影响十分明显, 主
第3期丛培红等: 温度对聚酰亚胺摩擦磨损性能的影响225
要是由于环境温度的升高, 在摩擦热的作用下, PI 表面层的物理状态发生了改变. 在环境温
度高于200 ℃的情况下, 由于表面形成了低粘度的粘流层而使PI 具有低而稳定的摩擦因数
和较高的磨损率.
115 结构和性能表征
采用美国Nicolet 公司的IR560 型傅立叶变换红外光谱仪分析PI 的化学结构, 将样品配成溶液后在玻璃板上刮成均质膜, 烘干溶剂后测定. 核磁共振
( 1H-NMR) 分析, 以氘代二甲基亚砜( DMSOd6)为溶剂, 用TMS 内标, 常温下在Varin 公司ECA-600 型核磁共振仪上进行测试. 聚酰亚胺的特性粘数用乌氏粘度计于30 e 测定, DMAc 为溶剂. 利用日本Seiko DSC6200 型差示扫描量热仪测定PI 的玻璃化转变温度( Tg ) , 升温速率10 KPmin,N2气氛. 采用美国TA Instruments 公司产的TGA-2050 型热分析仪测定PI 的热分解温度, 升温范围30~ 900 e , 升温速率20 KPmin, N2 气氛. 采用S-4500 型扫描电子显微镜( SEM) 观察膜的内部结构, 样品用液氮冷冻后脆断, 经喷金后观察其断面. 采用台湾高铁公司的TS-2000 型电子拉力机测试聚合物薄膜的拉伸性能, 试样尺寸按照GB1040-79 制备, 拉伸速度 5mmPmin.
凝胶行为：（研究环氧树脂聚酰亚胺树脂凝胶行为的新方法）环氧树脂的凝胶行为在国内外已经得到广泛研究, 主要是通过不同的方法测试不同恒温温度下的凝胶时间, 然后通过适当的动力学模型拟合得到凝胶时间和温度之间的关系, 为工艺控制( 比如加压时机的选择) 提供科学依据。测试凝胶的方法有流变仪、凝胶盘、ge-l timer、DMA、溶解性测试( so-lubility test ) 、T MA、TBA、DDA 等
[ 4~ 8] 。而聚酰亚胺的凝胶行为国内外的文献中至今没有报道, 主要是因为经酰胺化后的低聚物树脂在常温下为固态, 高温下进行下一步亚酰胺化交联的温度很高,黏度很大, 实验相当困难。用DMA 测试凝胶点文献中常见的判断方法有多种: 本文选择储能模量E和损耗模量E的交点作为凝胶点, 其所对应的时间为该温度对应的凝胶时间t g el。本文在国内首次采用了DMA 圆盘压缩夹具测试
了复合材料用双组分环氧树脂和PMR 型聚酰亚胺的凝胶行为, 通过动力学模型给出了2 种树脂的凝胶时间和温度之间的关系, 并根据实验结果推测该聚酰亚胺体系在310 前后可能存在不同的固化反应机理。
DSC(KH-304树脂基复合材料固化工艺的研究):为了选择合适的加压点, 首先要利用示差扫描量热法DSC对树脂在固化过程中的反应历程进行分析。图为树脂的DSC曲线。从图上可以看到, 树脂固化反应的放热峰为277℃ , 也就是在277 ℃ 时固化反应的速度最快。在273 ℃ 时开始发生固化反应。因此, 树脂粘度最低点应在273℃ 之前
。
转变温度附近发生急剧的变化。以玻璃为例，在玻璃化转变温度，由于玻璃的结构发生变化，玻璃的许多物理性能如热容、密度、热膨胀系数、电导率等都在该温度范围发生急剧变化。根据玻璃化转变温度可以准确制定玻璃的热处理温度制度。对高聚物而言，它是高聚物从玻璃态转变为高弹态的温度，在玻璃化转变温
都要发生一个突变。从分子结构上讲，玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而不像相转变那样有相变热，所以它是一种
二级相变(高分子动态力学中称主转变)。在玻璃化转变温度以下，高聚物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动；而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质，温度再升高，就使整个分子链运动而表现出粘流性质。