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Ti3C2Tx MXene 增强PI树脂涂层摩擦学性能研究
编号：37
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更新：2026-03-12 10:23:55 浏览：8次
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摘要
聚酰亚胺（PI）因其优异的热稳定性在高性能材料领域具有广泛应用，但其耐磨性能不足，限制了在摩擦环境中的使用。为此，本报告围绕Ti3C2Tx MXene 对PI的增强作用展开系统探索，逐步从直接增强到界面优化与结构优化三个层次，构建高性能复合涂层。
- 通过机械混合制备Ti3C2Tx MXene-PI复合涂层，利用Ti3C2Tx MXene的结构特性和本征性能，提升涂层的力学与热学性能。实验表明，该涂层硬度、拉伸强度和断裂应力分别达到228.7 MPa、64.46 MPa和40.55 MPa，玻璃化转变温度提升至347.8 ℃，在低、高载荷下磨损率分别降低47.34%和72.03%。
- 针对Ti3C2Tx MXene在PI中界面结合不足的问题，设计了氨基功能化的Ti3C2Tx MXene纳米花（Ti3C2Tx@PEI），并均匀分散于PI基体中形成PMX-PI复合涂层。结果显示，该涂层在高载荷下磨损率仅为6.23×10-5 mm3·N-1·m-1，显著优于纯PI。计算结果表明，Ti3C2Tx@PEI与PI前驱体的相互作用能达到-21.41 kcal/mol，氨基与羧基的缩合反应进一步增强了界面结合，填补了PI的结构缺陷，从而实现更优的耐磨性能。
- 从结构优化角度出发，构筑了层级蜂窝状KH-PI复合涂层，并引入Ti3C2Tx MXene形成KMX-PI。KH570水解生成的微球与PI链在热固化过程中自组装为蜂窝结构，结合Ti3C2Tx MXene的界面作用与润滑膜效应，实现力学与耐磨性的协同提升。KMX-PI涂层硬度达258.0 MPa，杨氏模量为293.47 GPa，磨损率降低至1.56×10-5 mm3·N-1·m-1。其耐磨性来源于微球滚动-滑移协同效应与Ti3C2Tx MXene润滑膜，而蜂窝结构则有效缓解了脆性并提升了整体韧性。
关键词
Ti3C2Tx MXene，PI，摩擦学性能
报告人
国双 华
学生 西南交通大学稿件作者
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重要日期
-
04月26日
2026
会议日期
-
04月16日 2026
初稿截稿日期
主办单位
中国机械工程学会
承办单位
中国机械工程学会表面工程分会
中国科学院兰州化学物理研究所 润滑材料全国重点实验室
中国航天科技集团兰州空间技术物理研究所
甘肃省化学会
甘肃省材料学会
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