碳纳米材料对水润滑丁腈橡胶摩擦性能的影响

摘要

对不同羧基含量的碳纳米管(MWCNT)和不同官能团的石墨烯改性的丁腈橡胶进行了力学性能和水润滑条件下摩擦系数、摩擦表面形貌和体积磨损的测试分析,结合SEM电镜形貌分析,揭示不同官能团/不同维度碳纳米材料的作用机制.结果表明,不同官能团/不同维度碳纳米材料能够不同程度地提高丁腈橡胶的力学性能,显著降低水润滑下的动、静摩擦系数;带有—COOH的MWCNT和石墨烯对水润滑体系的摩擦系数改善效果较优,并且低羧基含量的MWCNT改善效果优于高羧基含量的MWCNT;添加羧基石墨烯后较对比样体积磨损量减少80％.不同官能团/不同维度碳纳米材料作用机制分别为:一维MWCNT大的长径比能够与橡胶分子链缠结形成物理交联点,且表面的羧基和氰基能够产生强烈的相互作用,提升橡胶的抗剪切性能,减少摩擦过程中橡胶的剥落;二维石墨烯比表面积很大且具有拓扑性质,与橡胶基体接触面积大,表面的极性基团使其与丁腈橡胶有更好的结合力,在摩擦的过程中降低了相对位移的界面脱黏现象.