固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

聚酰亚胺(PI)是指主链分子结构上含有酰亚胺环的一类聚合物，其优异的力学和热稳定等性能使其成为应用范围最广的一种聚合物。但是，随着科学技术的高速发展和社会的不断进步，以及航空和航天工业对高比模量、比强度、耐温和抗磨材料的需求，单一组分的PI已经很难满足新型器件对材料的要求，各种PI复合材料应运而生。因此，本论文在综述了PI及其复合材料的结构、制备、性能和应用的基础上，着重研究了无机纳米材料增强的聚酰亚胺复合材料，其主要研究内容如下：

（1）利用溶胶-凝胶法制备了形貌规整、粒径分布均匀(约为150 nm)、孔径分布均一(约为3 nm)、比表面积高(约为1149 m²/g)和孔体积大(约为0.82 cm³·g^-1)的单分散介孔二氧化硅纳米小球(MSNs)。将MSNs用作液体石蜡油的微存贮器，并提出了存储在MSNs孔道内的液体石蜡油可在摩擦过程中被缓慢释放而起到减摩抗磨效果的作用机制。

（2）利用简单易行的减压注入法实现了PI在MSNs介孔孔道内的聚合，并制备出了一系列PI/MSNs复合薄膜。实验表明：MSNs在PI基体中的均匀分散和PI在MSNs介孔孔道内的聚合能增强PI与MSNs间的相互作用，从而有效增强了PI的力学和热稳定性能。

（3）通过简单的溶剂(N-甲基吡咯烷酮，NMP)插层并借助超声辅助剥离方法制备出了氟含量高、厚径比大的氟化石墨烯纳米片(FG)。而后将FG作为纳米添加剂与PI复合制备出了一系列PI/FG复合薄膜。FG自身的不透明性导致PI/FG复合薄膜的透光性变差，其优异的力学性能、热稳定性和在PI基体中良好的分散性导致PI/FG复合薄膜拥有比纯PI更强的拉伸强度、断裂伸长率和耐高温性能。

（4）利用PI易于成膜的特性，制备了一系列PI/FG复合涂层。研究了PI/FG复合涂层在三种不同实验条件(干摩擦、水润滑、油润滑)下的摩擦学性能，摩擦系数和磨损率的变化说明：PI/FG复合涂层抗磨损能力的提高主要得益于FG增强了PI的力学性能。同时，在水润滑条件下，PI/FG复合涂层与钢球之间由于水润滑薄膜的存在，其摩擦系数较小；但是PI分子中的酰亚胺基团以及PI/FG复合涂层表面均亲水，水分子会导致PI发生溶胀，最终在摩擦剪切力的作用下造成严重的磨损。

（5）使用尿素共价修饰FG得到了尿素修饰的FG(UFG)，实现了FG由疏水性向亲水性的转变。而后，一方面将UFG均匀分散在水中，发现UFG是一种有效的水润滑添加剂。另一方面将UFG作为纳米填充材料有效增强了PI在三种不同条件(干摩擦、水润滑、油润滑)下的抗磨损性能。