多壁碳纳米管_石墨_聚醚醚酮复合材料的制备及其摩擦性能的研究

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1、多分类号：0631单位代码：10183壁碳研究生学号：2014331109密级：公开纳米管/石吉林大学墨/聚博士学位论文醚醚酮复合材料的制备及商赢双其摩擦性能的研究商赢双2018年06月吉林大学多壁碳纳米管/石墨/聚醚醚酮复合材料的制备及其摩擦性能的研究PreparationandtribologicalpropertiesofMWCNTs/GP/PEEKcomposites作者姓名：商赢双专业名称：高分子化学与物理研究方向：多相高分子材料指导教师：姜振华教授学位类别：理学博士培养单位：化学学院论文答辩日期：2018年05

2、月29日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席高连勋研究员中国科学院长春应用化学研究所委员刘志强研究员中国科学院长春应用化学研究所刘群教授东北师范大学王贵宾教授吉林大学关绍巍教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，

3、独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同

4、意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：高分子化学与物理论文题目：多壁碳纳米管/石墨/聚醚醚酮复合材料的制备及摩擦性能的研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：中文摘要聚醚醚酮树脂作为一种特种工程塑料，因其优异的综合力学性能、耐热性、耐化学腐蚀性及生物相容性，广泛应用于航空航天、电子、汽车、核工业、医疗器械等高技术领域。同时，良好的自润滑性使其成为一种重要的减摩和耐磨材料，广泛应用于各种转动和传动装置。随着对装

5、备的应用环境、寿命等要求的不断提高，纯聚醚醚酮树脂难以满足复杂的工况需求，利用各种填料对其改性是改善聚醚醚酮树脂摩擦性能、降低成本的重要途径。石墨、碳纳米管等碳材料是改善聚醚醚酮树脂摩擦性能的重要填料，其中碳纳米管因其巨大的长径比、优异的力学性能、良好的导热、导电性，被认为是制备高性能纳米复合材料的理想填料。因此，本论文选择了上述碳材料作为主要填料，制备出一系列微米石墨/聚醚醚酮及纳米石墨/聚醚醚酮、多壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料，研究了不同粒径的石墨及不同长径比的多壁碳纳米管对复合材料摩擦性能的影响，同时研究了复合材料的

6、力学性能和热学性能，为进一步设计制备具有低摩擦系数和低磨损率的复合材料提供了理论基础。又从改善填料分散及增强与树脂间界面相互作用的角度出发，分别采用非共价键修饰和共价键修饰方法修饰多壁碳纳米管，设计制备出一系列非共价键修饰多壁碳纳米管/聚醚醚酮、共价键修饰多壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料及非共价键修饰多壁碳纳米管/石墨/聚醚醚酮多元复合材料，并通过优化设计条件使得多元复合材料具有优异的力学性能、较低的摩擦系数、优异的耐磨性等特点，有望应用于制备各种高端装备中的减摩和耐磨部件。实验研究发现，纳米石墨和微米石墨都可以有效降低聚醚

7、醚酮复合材料的摩擦系数，然而石墨独特的层状结构，会对复合材料的耐磨性及力学性能造成负面影响。纳米粒子具有的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特点，使其在低含量时就能在聚合物基体中构建非常大的界面，提高填料与基体树脂的界面相互作用。因此相比于微米石墨，相同含量的纳米石墨的加入可以提高复合材料的耐磨性。同为碳系填料，多壁碳纳米管具有高长径比、高强度、自润滑、高耐磨等特性，是一种高效的增强改性填料。然而由于碳纳米管之间存在的较强的范德华力，直接熔融共混方式很难实现多壁碳纳米管在基体树脂的良好分散，因此材料的性

8、能并不理想。复合材料的性能很大程度上取决于填料在基体树脂中的分散以及填料与基I体树脂之间的界面相互作用。如何解决上述问题成为制备高性能摩擦材料的关键。共价键修饰和非共价键修饰方法可用来改善碳纳米管在基体树脂中的分散性，同时增强与基体树脂间的界面相互作用，实现碳纳米管增强效果的最大化。因此本论文采用共价键