聚酰亞胺等先進聚合物材料研究與應用
先進聚合物材料研究所建于1999年10月18日。研究所以黃培教授為技術帶頭人,擁有一批高水平的科研隊伍,參與研究工作的教授、博士及研究生二十余人,研究所的主要特點是產、學、研相結合,在基礎性研究、應用研究、高新技術產業化等不同層次上開展科研工作。先后參加國家"863"項目、國家科委"九五"攻關項目的研究工作,承擔完成國家自然科學基金重點項目、**和化工應用課題多項。研究所主要突出以單體合成、聚合、復合材料、結晶等具有明顯優勢的學科領域的綜合集成開展研究工作。目前主要研究對象主要為以聚酰亞胺為代表的一系列功能高分子材料。聚酰亞胺(PI)是指分子主鏈中含有酰亞胺基的一類高分子聚合物。近年來聚酰亞胺以其優異的機械性能、電性能、耐輻射性能和耐熱性能越來越受到人們的重視,它在航空航天、電氣、通訊和汽車等行業得到廣泛的應用。然而熱固性聚酰亞胺不溶解、不熔融,加工成型困難,限制了其應用范圍,因此合成熱塑性的PI,進一步制備聚酰亞胺復合材料,擴大應用面是當前聚酰亞胺研究和開發的主要趨勢。熱塑性聚酰亞胺(TPI)作為一種高性能工程塑料,不僅具有優異的耐熱、力學、介電、耐腐蝕及抗輻射等性能,還表現出卓越的熱加工特性,可采用熱模壓、擠出和注射方法成型。在特定場合下為一種替代金屬、陶瓷、熱固性樹脂、低溫熱塑性塑料和大多數難加工聚酰亞胺的理想材料。聚酰亞胺的單體合成是以苯酐為基礎原料,通過酰基化、硝化、縮合、水解酸化、脫水等一系列步驟得到二胺,該合成路線原料來源充足,工藝簡單,產物純凈,產率高,易于純化,三廢少,具有很好的工業化價值。聚酰亞胺的聚合是以二酐和二胺通過溶液聚合,再分別通過化學環化或熱環化得到聚酰亞胺樹脂。聚酰亞胺樹脂與碳纖維、玻璃纖維、聚四氟乙烯、石墨等復合,可顯著提高材料的力學強度和自潤滑耐磨等性能。研究所以自主研發高性能熱塑性聚酰亞胺及其復合材料作為研究對象,系統考察復合材料摩擦磨損性能,重點研究各種填料改性材料在不同工況體條件摩擦磨損行為,深入了解填料對其摩擦性能影響機理,從而達到材料摩擦性能設計的長期目標。利用有限元技術建立過程物理及數學模型,對滑動摩擦過程中的溫度分布進行模擬計算,取得了較好的模擬結果。通過摩擦表面微觀形貌觀察,可了解摩擦磨損機理。前期的研究結果已運用于滑片式壓縮機的滑片、汽車發動機活塞環等產品形式,為應用提供指導。研究所擁有一批先進的分析測試儀器:熱機械分析儀、差示掃描量熱儀、高效液相色譜儀、凝膠色譜、紅外分析儀、微機控制電子萬能試驗機、摩擦磨損試驗機,可對合成的單體、聚合物、復合材料進行全面的性能測試。
南京工業大學
2021-04-13