关键词：
微纳米胶囊
PA6自润滑复合材料
自修复涂层
摩擦磨损
防腐性能
摘要：
摩擦磨损给人类生产生活带来重大损失,50%以上机械装备恶性事故起源于润滑失效和过度磨损。自润滑材料的研究与开发是降低材料摩擦磨损最有效的途径之一。聚合物基复合材料因其具有较轻的质量、较高的力学性能、优异的环境适应性和成型加工性、良好的化学稳定性及防腐性等被广泛用作自润滑材料。随着高新技术装备的快速发展,对聚合物基自润滑材料提出了更高的要求,研究具有低摩擦、高承载、长寿命的聚合物基自润滑复合材料以满足其在极端工况条件下的应用需求具有重要的意义。微胶囊是改善聚合物基复合材料摩擦磨损性能的有效方法之一,然而目前该领域存在的主要问题是微胶囊的热稳定性难以满足高温成型的聚合物的应用需求,限制了微胶囊在聚酰胺/尼龙（PA）、聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺（PI）等需要高温成型的摩擦材料中的应用。因此,本文提出制备具有优异热稳定的耐高温微纳米胶囊,并以PA6为聚合物基体制备微纳米胶囊改性的自润滑复合材料,对复合材料的摩擦磨损性能开展研究。同时,为了扩展微胶囊的应用范围,提出了一种同时具有自润滑与自修复双功能的环氧涂层,对其摩擦磨损与防腐性能进行研究。（1）以具有优异热稳定性的1-丙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐离子液体（PMIm NTf2 IL）润滑剂为芯材,SiO2为壁材,分别采用一步法（溶胶凝胶法）和两步法（溶胶凝胶+真空浸渍法）制备耐高温的IL@SiO2纳米胶囊。一步法中重点讨论表面活性剂种类对IL@SiO2纳米胶囊性能的影响。实验结果指出,受离子液体高粘度及双极性性质影响,采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和高分子聚醚表面活性剂（F127）均无法成功对离子液体进行胶囊化;而采用SiO2的Pickering分散液为表面活性剂时,制备的IL@SiO2胶囊难以控制在纳米尺寸,胶囊粒径约为10μm,芯材含量为22.8 wt.%。在两步法中,以易被胶囊化的聚α烯烃（PAO10）作为软模板剂,在CTAB表面活性剂共同作用下,首先采用溶胶凝胶法制备PAO@SiO2纳米胶囊,重点考查CTAB用量、芯壁比等对PAO@SiO2纳米胶囊成囊性能及芯材包覆率的影响。再通过高温焙烧除去模板剂,制备中空介孔SiO2,然后通过真空浸渍法将离子液体负载在SiO2内部,成功制备得到离子液体芯材含量为47.7 wt.%,平均粒径为410 nm的IL@SiO2纳米胶囊。制备的纳米胶囊具有高的热稳定性,初始热分解温度可达340℃。（2）以PA6为基体,制备了IL@SiO2纳米胶囊改性的PA6基自润滑复合材料。讨论了不同纳米胶囊含量下的PA6复合材料的力学性能、动态热机械性能和热性能。纳米胶囊的加入对PA6复合材料的拉伸强度和弯曲强度影响不大,但会使复合材料的断裂伸长率下降,弹性模量增加。纳米胶囊对复合材料的玻璃化转变温度无明显影响,会使PA6的结晶温度增加,结晶度下降。重点考察了PA6自润滑复合材料在不同摩擦条件（速率、载荷和温度）下的摩擦磨损性能。常温下,当纳米胶囊含量为3 wt.%时,PA6自润滑复合材料具有最佳的减摩抗磨性能。与纯PA6相比,摩擦系数和磨损率分别降低了38.9%和60.5%。纳米胶囊中的SiO2壁材与离子液体芯材协同贡献了复合材料摩擦磨损性能的改善。在实验条件下,摩擦速率200、300和400 rpm对PA6自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率影响不大;摩擦载荷增加（从30 N到70 N）使摩擦系数降低,而磨损率增加。摩擦温度在20-100℃时,复合材料的摩擦系数与磨损率变化不大,当摩擦温度为140℃时,力学松弛及塑性变形的产生使PA6自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率均增加。（3）采用亚临界水处理方法制备多孔空心玻璃微珠,讨论了亚临界水处理温度、处理时间、机械搅拌等对玻璃微珠孔形貌及结构的影响,研究了孔结构形成机制。以制备的多孔空心玻璃微珠为微容器,负载PMIm NTf2离子液体制备IL@hollow glass耐高温微胶囊,制备的微胶囊平均粒径为20μm,离子液体负载率为63.0 wt.%,微胶囊具有高的热稳定性,初始热分解温度可达340℃。含IL@hollow glass微胶囊的PA6自润滑复合材料表现出了优异的减摩抗磨性能。常温下,当微胶囊含量为15 wt.%时,与纯PA6相比,PA6自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率分别降低了73.3%和92.8%。高温下,复合材料摩擦系数和磨损率均随着摩擦温度的升高略微增加。摩擦界面微结构分析揭示出均匀致密的自润滑转移膜的形成以及摩擦过程微胶囊破裂留下的空腔对磨屑的有效捕捉协同贡献了PA6复合材料减摩抗磨性能的有效改善。（4）以多孔空心玻璃微珠为微容器负载亚麻油（linseed oil）自修复剂,同时以固体石蜡（wax）为微胶囊壁材包封材料,制备了linseed oil@glass/wax双壁微胶囊。制备
