不同温度下环氧/聚氨酯共聚物摩擦学性能的分子动力学模拟研究

作者：齐慧敏^*; 崔怡泼; 余家欣; 赵盖; 张亚锋; 雷雪梅; 张德虎

来源：摩擦学学报, 2023, 43(09): 1016-1025.

DOI：10.16078/j.tribology.2022145

• 分子动力学模拟
• 环氧/聚氨酯共聚物
• 摩擦剪切
• 摩擦系数
• 界面能量

为探究不同温度下共聚物的摩擦学性能，设计了分子比例为2:1和1:2的环氧/聚氨酯共聚物体系(2EP/PU和2PU/EP).通过分子动力学(MD)模拟，考察了共聚物在不同温度下的力学性能，结果表明在223、298和373 K时，2PU/EP的杨氏模量分别比2EP/PU提高了8.8%、7.1%和1.7%，主要归因于聚氨酯的线性结构增加了分子链的堆积密度，使得共聚物的密度增加，从而模量和强度相对较大.同时，建立共聚物与铁层的滑动摩擦模型，基于原子水平分析了材料的摩擦剪切性能. 2EP/PU在223 K时的摩擦系数最低为0.067，比298和373 K时降低了近40%，而2PU/EP的摩擦系数在373 K时最低为0.105，在223和298 K时分别提高至0.112和0.115，且2PU/EP的摩擦系数高于2EP/PU，这与不同温度下聚氨酯的分子极性、共聚合物和铁层之间的相互作用以及范德华力等密切相关.

• 单位
  西南科技大学; 中国科学院兰州化学物理研究所; 固体润滑国家重点实验室; 机械结构力学及控制国家重点实验室; 南京航空航天大学