氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

作者：刘高尚; 刘雅玄; 卞达^*; 赵永武^*

来源：表面技术, 2021, 50(04): 62-69.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.04.005

• 氧化石墨烯
• 碳纤维
• 接枝
• 热稳定性
• 摩擦因数
• 磨损率

目的提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能。方法以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理。利用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的官能团、成分和表面形貌进行表征;利用热失重仪(TGA)对接枝前后CF的热稳定进行表征;利用SEM、摩擦磨损试验机和白光干涉仪分别对CF&GO在PAI复合涂层中的分布和摩擦学性能进行表征。结果 GO通过与硅烷改性后的CF形成酰胺键成功接枝,接枝后,CF形成多尺度增强体,且表面形貌粗糙。此外,接枝后,CF的热稳定性降低,热稳定性规律为GO<CF&GO<CF。添加CF&GO的PAI复合涂层在10、15、20 N载荷下的摩擦学性能呈现不同现象:载荷为10 N时,摩擦因数最高为0.212,磨损率最低为2.64×106μm3/(N·m);载荷为20 N时,摩擦因数最低为0.168,磨损率最高为3.74×106μm3/(N·m)。结论接枝后,纤维表面粗糙度和界面性能提升,热稳定性降低。随着载荷的增加,CF&GO增强PAI复合涂层的摩擦因数降低,磨损率升高。

• 单位
  江南大学