聚酰亚胺薄膜废料制备高性能摩擦材料的研究

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聚酰亚胺薄膜作为最先被商业化和产业化的聚酰亚胺应用形式,有良好的耐热性、耐老化性、机械性能和电绝缘性,被广泛应用于印刷电路板等微电子领域。虽然聚酰亚胺薄膜综合性能优异,但是在聚酰亚胺薄膜的工业生产和报废的含聚酰亚胺薄膜制品中将会产生大量废料,聚酰亚胺薄膜虽然属热塑性聚合物,但是不溶不熔,难以回收处理。当今对于聚酰亚胺薄膜的主流回收处理技术也面临着各种各样的问题,包括工序冗长复杂、能耗高、易对环境造成二次污染、成本高昂等。 本项目通过使用机械回收法,采用多组粉碎机粉碎聚酰亚胺废膜,再将聚酰亚胺废膜粉碎料、聚合物基体和填料及助剂干燥、机械共混、压制,得到聚酰亚胺改性摩擦复合材料,并测试了摩擦材料的相关性能,实现聚酰亚胺薄膜废料的回收利用。该方法回收及成型工艺简单、成本低、环境友好,可为聚酰亚胺薄膜废料的回收利用提供一条全新思路。 首先制备了聚酰亚胺/聚全氟乙丙烯(PI/FEP)复合材料,研究聚酰亚胺粉末含量对复合材料摩擦性能的影响,并通过扫描电子显微镜对摩擦表面进行微观形貌分析。结果表明随着聚酰亚胺粉末含量的增加,压缩强度和硬度逐步上升;聚酰亚胺废膜粉碎料使PI/FEP复合材料的耐磨损性能改善,其摩擦系数会随着聚酰亚胺废膜粉碎料添加量的增多而呈现先上升后下降的趋势,当其含量为15份时,在每个试验温度都有最大的摩擦系数。聚酰亚胺粉末含量为20份时,变异系数最低,同时磨损率最小。 其次制备得到聚酰亚胺/硼酚醛树脂(PI/BPF)复合材料,研究聚酰亚胺粉末含量对复合材料的力学性能、热性能和摩擦性能的影响,并通过扫描电子显微镜对摩擦表面进行微观形貌分析。结果表明当聚酰亚胺粉末含量为10%时,PI/BPF复合材料的孔隙率下降,硬度略微降低,但抗弯强度提高了24.1%。PI/BPF复合材料的磨损率在100℃时降低了15.3%,在350℃时降低了61.1%,热衰退率仅为4.69%。这表明可使用回收的PI粉末作为优良的摩擦改性剂,提高复合材料在高温下的耐磨性。同时聚酰亚胺粉末提高了复合材料的界面附着力,增加了储能模量,在350℃的高温下能保持良好的稳定性,可提高高温下摩擦系数的稳定性,减少PI/BPF复合材料的热衰退。