Page 17 - 《摩擦学学报》2020年第4期

第 4 期 贾卫红, 等: 多孔PI/MSNT复合含油润滑薄膜的设计制备及其摩擦学性能研究 427

多孔PI/MSNT复合薄膜和多孔PI薄膜的孔隙率及 趋势，主要是当MSNT的加入量较低时，其在PI基体中

孔径分布通过压汞仪测试，结果如图3所示. 在图3(a) 的分散性较好，MSNT可吸附PI大分子，起到物理交联
中，两种薄膜的进汞曲线均出现明显的梯度变化，说 点的作用，使得复合薄膜的拉伸强度提高，当其加入
明在此压力下汞已填充薄膜内部孔隙；对于出汞曲 质量分数达到0.5%时，纳米效应较明显，具有最佳的
线，当外部压力下降至起始压力时，压入的汞并没有 增强作用. 进一步提高MSNT的加入量，MSNT发生团
退出而是留在孔隙内部，即为通孔结构的典型压汞曲 聚，纳米效应减弱，MSNT对PI基体的补强作用也相应
[23]
[5]
线 ，孔与孔之间的小孔径及薄膜材料上的介孔和微 减弱 . 因此，MSNT作为多孔PI的增强剂，其最佳添
孔等的毛细管作用限制了起初压入汞的流出. 从图3(b) 加质量分数为0.5%.
中 孔 径 分 布 曲 线 可 以 看 出 ， 与 多 孔 PI薄 膜 相 比 ， 2.4 MSNT和多孔PI/MSNT复合薄膜的储油性能
PI/MSNT复合薄膜的孔径呈多元化分布，包含了大量 MSNT经真空浸油处理后得到的TEM照片如图5(a)

的微孔、介孔和大孔，这一显著变化主要是由多孔 所示. 与其中的插图(MSNT浸油前的图片)相比可以
PI基体中存在大量的MSNT所致. 看出，与浸油前的MSNT在结构上形成了鲜明的对比，
2.3 多孔PI/MSNT复合薄膜的力学性能 原本清晰的中空及管壁介孔结构变得模糊不清，说明
如图4(a)和图4(b)所示，MSNT的添加使得多孔 液体石蜡油已浸入到MSNT大部分的孔隙结构中.
PI薄膜的拉伸强度和杨氏模量呈现先增大后减小的 图5(b~d)中的N 吸脱附测试中，在储油前、后，MSNT的N 2
2
0.25 0.25
Intrusion Porous PI/MSNT 0.20 Porous PI
Extrusion
Cumulative intrusion/(mL/g) 0.15 Porous PI dV/dD/(mL/g/nm) 0.15
Porous PI/MSNT
0.20
Intrusion
Extrusion
0.10
0.10
0.05
0.05
0.00 0.00
1 10 100 1 000 10 000 1 10 100 1 000 10 000 100 000
Pressure/pisa Pore size diameter/nm
(a) (b)

Fig. 3 Intrusion and extrusion branches (a)，as well as pore size distribution of the pure porous PI film prepared with 6.0% PS and
the porous PI/MSNT composite film prepared with 6.0% PS and 1.0% MSNT derived from mercury intrusion porosimetry (b)
图 3 添加质量分数6.0%PS和1.0%MSNT制备的多孔PI/MSNT复合薄膜和多孔PI薄膜的压汞曲线(a)和孔径分布曲线(b)

2 000 60
0.0% MSNT Young′s modulus Tensile strength
40 0.1% MSNT
0.3% MSNT 50
0.5% MSNT 1 500
0.7% MSNT
30 0.9% MSNT 40
Stress/MPa 20 Young′s modulus/MPa 1 000 30 Tensile strength/MPa

10 500 20
10

0 0 0
0 1 2 3 4 5 6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Strain/% MSNT/%
(a) (b)

Fig. 4 Representative stress-strain curves (a)，Young’s modulus and tensile strength of the pure porous PI film prepared with 6.0%
PS and the porous PI/MSNT composite films prepared with 6.0% PS and different contents of MSNT
(0%，0.1%，0.3%，0.5%，0.7% and 0.9%) (b)
图 4 当PS的质量分数为6.0%时不同百分含量的MSNT所制备的多孔PI薄膜和多孔PI/MSNT复合薄膜的应力应变曲线
(a)，杨氏模量和拉伸强度变化柱状图(b)