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一种新型、神奇的纳米材料——碳纳米管(CNTs)自问世以来,以其优异的物理、化学特性和广阔的应用前景而倍受人们的关注,但其不溶不熔的特点使其进一步发展与应用受到极大的限制。从结构上来看,由sp2碳原子组成的CNTs可以被视为线性富勒烯分子,每个碳原子的一个垂直于骨架平面的P轨道形成高度离域化的大π键,能与含有π电子的化合物通过π-π非共价键作用相结合,得到化学修饰的CNTs。本文利用分子设计的思想,采用乳液聚合的方法,首次合成出CNTs/聚丙烯酸乙酯、CNTs/聚丙烯酸丁酯两种均匀稳定的复合乳液,破乳得到两种新颖的CNTs高分子衍生物——CNTs/丙烯酸乙酯聚合物(CNTs/PEA)、CNTs/丙烯酸丁酯聚合物(CNTs/PBA);采用溶液聚合的方法合成出一种新颖的未见报道的水溶性CNTs/甲基丙烯酸聚合物(CNTs/PMAA)。采用FTIR、UV、Fluoresecence、TEM等对产物进行了结构表征与微观形貌分析;研究中发现的CNTs/甲基丙烯酸聚合物具有荧光特性;溶解性实验结果表明,碳纳米管高分子衍生物能溶于水或各种普通的有机溶剂。一方面得到了可溶性CNTs,为化学工作者进一步深入研究CNTs打开方便之门,另一方面可得到具有特定功能的CNTs及其高分子复合材料,必将带动一系列相关高科技产业的兴起与发展,使其成为名副其实的最有前途的材料。同时,本课题组长期对水溶性C60高分子衍生物“核-壳”型纳米微球“滚珠”润滑的研究的启发下,我们设想特殊管状结构的CNTs经过化学修饰后,以其坚硬的管状内核,外层包覆亲水性的粘弹性高分子链段,同样可实现变滑动摩擦为滚动摩擦。采用四球机对CNTs/丙烯酸酯复合乳液及水溶性CNTs/甲基丙烯酸聚合物作为水基润滑添加剂的润滑性能进行了研究,并利用SEM观察了磨斑表面的磨损情况,结果表明:与OPZ润滑添加剂复配后显示了较好的润滑性能,三种添加剂的添加量分别在0.1wt%,0.1wt%,0.2wt%的时,对应最小磨斑直径为0.339mm,0.378mm,0.395mm,显示了较好的减磨性能;分别在0.2wt%,0.5wt%,0.2wt%添加量时,对应的最大极压值为650N,760N,600N,显示了较好的高载下的极压性能;润滑极压性能与含CNTs聚合物的添加量有直接关系,浓度过大时,润滑性能反而下降。另外,工业评价表明,CNTs/PEA复合乳液作为轧制油添加剂,将在冷轧行业具有潜在的应用价值和广阔的市场前景。 <WP=4>采用SEM对典型的摩擦钢球试样表面的磨损状况进行的分析表明,添加了含碳纳米管聚合物作为水基液的润滑添加剂,磨斑明显变小,磨痕也变细变浅,直观的展示了其较好的润滑特性。而迄今为止,CNTs在摩擦领域的研究尚未真正开展,仅有的研究报道只局限于将CNTs作为固体润滑剂,或者简单的物理分散于基体中考察其润滑特性。本文在对CNTs高分子化学修饰的基础上,考察其在水基润滑中的摩擦学特性,将为CNTs摩擦学研究提供新的思路与方法。