石油和天然气开采、输送过程,化工管道面临着高温和各种腐蚀性介质的挑战。聚酰亚胺树脂材料涂层能够提供耐高温和耐腐蚀的保护;还有航空航天领域,管道和燃料系统需要承受极端温度和压力以及水处理厂,管道系统可能会受到水中氯气等消毒剂的腐蚀,聚酰亚胺涂层的耐温和耐摩擦特性,耐腐蚀特性成为理想选择。
聚酰亚胺树脂材料的耐摩擦性能可以通过多种方式来增强,涉及对分子结构的改性或添加特定的填料;
1.链段设计:通过在前驱体缩聚反应中引入封端剂,如苯乙炔封端剂,可以调控预聚体分子量并优化聚酰亚胺分子链段结构,从而显著提高其力学性能和耐磨性能。
2.界面设计:使用不同表面修饰的石墨烯作为填料,可以提高其在聚酰亚胺基体中的分散性和界面结合力,从而改善复合材料的摩擦学性能。
3.纳米填料:引入纳米填料如氧化石墨烯/纳米聚四氟乙烯复合填料,可以降低复合材料的摩擦系数并提高耐磨性。这些填料在摩擦过程中有助于形成稳定的转移膜,减少摩擦和磨损。
4.固体润滑剂:添加固体润滑剂如二硫化钼(MoS2)和六方氮化硼(h-BN),这些材料能在摩擦过程中形成润滑膜,减少摩擦系数。
5.复合填料:MoS2纳米花与MXene纳米片的复合填料可以增强聚酰亚胺涂层的热力学和机械性能,显著降低涂层的摩擦系数和磨损率。
6.碳纤维和碳纳米管:利用碳纤维和碳纳米管的增强作用,可以制备出具有优异耐磨性和低摩擦系数的聚酰亚胺基复合材料。
7.金属有机框架(MOFs):将MOFs与碳纤维结合并引入聚酰亚胺涂层,可以提高涂层的承载能力和抗磨损性能,同时降低摩擦系数。
8.封端改性:通过封端改性可以优化聚酰亚胺分子链段结构与性能,提高材料的耐磨性能。
9.无机填料:使用不同形状和尺寸的无机填料,如玻璃质刚性填料,可以改善材料的摩擦磨损性能。
10.自润滑复合材料:以聚酰亚胺为主要结构材料的轴承保持架自润滑复合材料,在精密轴承、航空航天等尖端领域具有广阔的应用前景。