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聚酰亚胺(PI)因其优异的性能而被广泛应用在众多领域。但随着科技的发展,单一的PI很难满足高精度、高载荷、耐高温及耐磨损的要求。将填料加入到PI基体中成为改善其性能的有效方法。石墨烯纳米片(GNS)和多壁碳纳米管(MWCNT)作为纳米碳材料具备优异的物理化学性质而常被用作增强体填料改性聚合物,但GNS和MWCNT在聚合物中易团聚性及与聚合物界面之间弱的相互作用限制了其在聚合物中的应用。本论文首先通过两种不同的化学修饰法改性GNS和MWCNT,研究两种改性纳米碳材料作为增强体填料对PI复合材料性能的影响,然后利用Friedel-Crafts反应改性了石墨烯和多壁碳纳米管的杂化材料(GNS/MWCNT),探索了改性杂化碳纳米材料增强PI复合材料的摩擦磨损特性。其主要研究内容如下:(1)以GNS为原料,通过缩合与硝基还原反应成功制备了苯胺功能化的石墨烯(AGNS)。将AGNS作为增强填料,采用原位聚合法合成了新型聚酰亚胺/苯胺功能化石墨烯(PI/AGNS)纳米复合材料。AGNS表面引入的苯胺官能团与聚酰氨酸(PAA)的羧基形成共价键,解决了GNS在PI基体中的分散问题。考察了PI/AGNS纳米复合材料的摩擦学性能,发现AGNS的加入改善了PI/AGNS纳米复合材料的耐磨性。同时,与干摩擦条件下的摩擦学性能相比,PI/AGNS纳米复合材料在海水润滑条件下具有更低的摩擦系数以及磨损率。此外,与纯PI相比,PI/AGNS纳米复合材料的力学性能和热稳定性均得到不同程度的改善。(2)以MWCNT为原料,通过Friedel-Crafts反应成功制备了氨化的多壁碳纳米管(AMWCNT)。将AMWCNT作为增强填料,采用原位聚合的方法合成了聚酰亚胺/氨化多壁碳纳米管(PI/AMWCNT)纳米复合材料。AMWCNT表面接枝的氨基可与PAA的羧基反应生成强的化学共价键,增强AMWCNT和PI之间的界面粘结力。此外,与纯PI相比,PI/AMWCNT纳米复合材料展现出优异的拉伸强度、降解温度及减摩抗磨性。因海水具有润滑性,与干摩擦相比,PI/AMWCNT纳米复合材料在海水下具有更低的摩擦系数及磨损率。(3)以GNS/MWCNT为原料,通过Friedel-Crafts反应成功制备了氨化石墨烯-多壁碳纳米管(AGNS-MWCNT)杂化体。将AGNS-MWCNT杂化体作为增强填料,采用原位聚合的方法合成了聚酰亚胺/氨化石墨烯-多壁碳纳米管(PI/AGNS-MWCNT)纳米复合材料。AGNS-MWCNT杂化体表面上氨基的存在增强了AGNS/AMWCNT在PI基体中的分散,提高AGNS-MWCNT与PI之间的界面相互作用。对PI/AGNS-MWCNT纳米复合材料进行了力学、热学和摩擦学性能测试。测试结果表明,与纯PI复合材料相比,AGNS-MWCNT杂化体的加入有效地增强了PI/AGNS-MWCNT纳米复合材料的综合性能。因GNS与MWCNT之间协同作用的存在,PI/AGNS-MWCNT纳米复合材料的拉伸性能、热稳定性均优于被单一填料增强的PI/AGNS和PI/AMWCNT纳米复合材料。同时,AGNS-MWCNT杂化体结合了AGNS和AMWCNT两者的优异特性,更显著地改善了PI的耐磨性。与干摩擦条件相比,海水的润滑特性降低了PI/AGNS-MWCNT纳米复合材料摩擦过程中的摩擦系数以及磨损率,改善了PI/AGNS-MWCNT纳米复合材料在海水条件下的减摩抗磨效果。