基本信息
- 项目名称：
- 石墨烯改性PPS涂层的摩擦学行为
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为了探讨石墨烯作为纳米填料改性聚合物复合材料的效果，本论文采用氧化-分散-还原法制备亲有机性的石墨烯，X射线衍射分析表明获得预期产物。 采用喷涂法制备了聚苯硫醚（PPS）/聚四氟蜡/石墨烯复合涂层，并探讨了此复合涂层的摩擦磨损行为。摩擦学性能测试结果表明：石墨烯的添加量为0.8 Phr（g/100g）时，复合涂层的摩擦系数低于纯PPS涂层，而抗磨寿命明显高于纯PPS涂层。
- 详细介绍：
- 本论文采用氧化-分散-还原法制备亲有机性的石墨烯，采用喷涂法制备了PPS/PFW/石墨烯复合涂层，探讨石墨烯作为纳米填料改性聚合物复合材料的效果。摩擦学性能测试结果表明：纯PPS涂层的磨损形式为粘着磨损，而复合涂层以磨粒磨损为主，当复合涂层中石墨烯含量比较低时呈现一定程度的粘着磨损，而当石墨烯含量较高时出现疲劳磨损；复合涂层的抗磨寿命明显高于纯PPS涂层，最高抗磨寿命比纯PPS涂层提高7倍以上（石墨烯含量0.8 Phr），而摩擦系数均明显低于纯PPS涂层。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：探讨石墨烯作为纳米填料改性聚合物复合材料的效果，获得一种摩擦磨损性能优异的环保型复合材料。 基本思路：实验材料石墨烯→石墨烯结构表征→涂层的制备→摩擦学性能测试及磨损表面形貌和对偶转移膜分析→摩擦磨损性能结果分析→摩擦磨损机理分析
科学性、先进性及独特之处
- 石墨烯性能优异，是研究的前沿，而研究石墨烯改性PPS涂层复合材料摩擦学性能方面的研究未见文献报道；环保型涂料是涂料行业的发展方向。
应用价值和现实意义
- 石墨烯改性PPS涂层复合材料属于环保型涂料，是涂料行业的发展方向，预计在耐磨材料领域有重要的应用前景。
学术论文摘要
- 采用氧化-分散-还原法制备亲有机性的石墨烯，X射线衍射分析表明获得预期产物. 采用喷涂法制备了聚苯硫醚（PPS）/聚四氟蜡/石墨烯复合涂层，摩擦学性能测试结果表明：复合涂层的摩擦系数低于纯PPS涂层，而抗磨寿命明显高于纯PPS涂层，石墨烯的最佳添加量为0.8 Phr（g/100g）。纯PPS涂层的磨损形式为严重的粘着磨损，而复合涂层以磨粒磨损为主，当石墨烯含量较高时出现疲劳磨损。 纯PPS涂层的对偶环表面呈现厚而不连续的转移膜且存在有较多垂直滑动方向的裂纹，而复合涂层的对偶环形成均匀坚韧的转移膜，转移膜的形貌与涂层的摩擦学性能相对应。
获奖情况
- 录用EI收录著名期刊《摩擦学学报》论文一篇，2011年第6期出版。
鉴定结果
- EI收录著名期刊《摩擦学学报》论文录用函一份
参考文献
- [1] Lee C, Wei X D, Kysar J W, et al.Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene[J]. Science, 2008, 321(5887):385-388. [2] Stankovich S,Dikin D A,Dommett G H B,et al.Graphene-based composite materials[J]. Nature, 2006, 442(7100):282-286. [3] Han M, Kim WN, Giles DW. Rheology of blends of a thermotropic liquid crystalline polymer with polyphenylene sulfide [J]. Polymer Engineering and Science.2001,41(9):1506-1513. [4] Chen Z B, Li T S, Yang Y L et al. Mechanical and tribological properties of PA/PPS blends[J]. Wear, 2004, 257(7-8):696-707. [5] Duan Y J, Cong P H, Liu X J, et al. Comparative Study of Tribological Properties of Polyphenylene Sulfide (PPS), Polyethersulfone (PES), and Polysulfone (PSU)[J]. Journal of Macromolecular Science, Part B Physics, 2009, 48(2):269-281.
同类课题研究水平概述
- 石墨烯（graphene）即单层石墨，是由碳六元环组成的两维点阵结构,不仅有优异的电学性能，质量轻，导热性好，比表面积大，而且它的杨氏模量(1TPa)和内在强度(130GPa)也可与碳纳米管相媲美，适合用作填料获得性能优良的复合材料，近年来已经成为研究热点，但研究石墨烯改性聚合物复合材料摩擦学性能方面的文献却比较少。 聚苯硫醚(PPS，Polyphenylene sulfide)属于一种性能优良但价格相对比较便宜的特种工程塑料，不仅在航空、航天、电子电气等高新技术领域作为耐高温、高性能的非金属结构材料获得了应用，而且在普通民用工业领域也有广阔的应用前景。但PPS有其自身的不足与缺点，如链结构刚性大，导致PPS材料的韧性差，脆性大，因而使其应用受到一定程度的限制。通过填充和增强就可大幅度提高其强度、刚度和耐热性；此外通过共混乃至合金化的方法也能使PPS性能获得有效的改善和补充。PPS整体材料的摩擦学性能已得以系统的研究。 PPS用作涂层材料近期也有研究报道，Xu Haiyan等研究了碳纤维增强PPS复合涂层在干摩擦和水环境中的摩擦学性能，发现水环境下复合涂层的磨损率比干摩擦下明显降低.近期，Luo Zhuang zhu 等制备了包含PPS的仿生学的超疏水涂层，并研究了其疏水性能和摩擦学性能。 为了探讨石墨烯作为纳米填料改性聚合物复合材料的效果，本论文制备了包含石墨烯的PPS复合涂层，并探讨了此复合涂层的摩擦磨损行为。
