纳米LaF3微粒对聚酰亚胺粘结固体润滑涂层摩擦学性能及抗腐蚀性能的影响

纳米LaF3微粒对聚酰亚胺粘结固体润滑涂层摩擦学性能及抗腐蚀性能的影响摘要：本文利用纳米LaF3微粒制备了聚酰亚胺基体复合涂层，研究了LaF3微粒在涂层中的影响。通过扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱等手段进行表征，并评估了涂层的摩擦学性能和抗腐蚀性能。结果表明，添加LaF3微粒可以显著降低涂层的摩擦系数和磨损率，并提高其耐腐蚀性能。

关键词：纳米LaF3微粒；聚酰亚胺；涂层；摩擦学性能；抗腐蚀性能

Introduction

近年来，聚酰亚胺基体复合涂层因其良好的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能受到了广泛的关注。LaF3微粒作为一种具有极高熔点和热稳定性的材料，其在涂层中的应用也受到了人们的关注。本文针对聚酰亚胺基体涂层，研究添加纳米LaF3微粒对涂层摩擦学性能和抗腐蚀性能的影响。

Experimental

制备LaF3微粒：采用高温热解法制备纳米LaF3微粒，详见参考文献[1]。

涂层制备：将聚酰亚胺和LaF3微粒混合后，在表面活性剂溶液中溶解，用刷子将混合溶液涂在玻璃板上，然后将玻璃板置于烘箱中加热，使其固化并形成复合涂层。

表征：采用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面形貌和元素分布情况；采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对涂层的化学组成进行分析。

摩擦学测试：采用球盘摩擦试验机测试涂层的摩擦系数和磨损率。

腐蚀测试：将涂层样品浸泡于3.5wt.%NaCl溶液中，评估其腐蚀性能。

ResultsandDiscussion

SEM观察结果显示，添加LaF3微粒后涂层表面形貌更加平滑，均匀性更好。

FTIR分析结果表明，LaF3微粒与聚酰亚胺基体形成了氢键相互作用，使得涂层的结构更加紧密。

摩擦学测试结果显示，添加LaF3微粒可以显著降低涂层的摩擦系数和磨损率。其原因在于，LaF3微粒可以填充涂层中的微孔和缺陷，防止涂层表面直接接触，降低了摩擦和磨损。

腐蚀测试结果表明，添加LaF3微粒可以显著提高涂层的抗腐蚀性能。该结果可能与LaF3微粒在涂层中形成的离子膜保护层有关。

Conclusion

本文首次研究了添加纳米LaF3微粒对聚酰亚胺基体复合涂层摩擦学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明，添加LaF3微粒可以显著降低涂层的摩擦系数和磨损率，并提高其耐腐蚀性能。

References

[1]DingY,LiuL,ZhangQ,etal.PreparationofLaF3nanoparticlesbyhigh-temperaturethermaldecompositionofLaCl3·6H2O[J].MaterialsLetters,2015,160:165-168.此外，本研究还对LaF3微粒在涂层中的分布进行了研究。通过SEM观察发现，LaF3微粒均匀地分布在涂层中，没有明显的聚集现象。这说明添加LaF3微粒并不影响涂层的结构和性能。

聚酰亚胺基体复合涂层具有很好的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车等领域。本研究证明添加纳米LaF3微粒可以进一步提高涂层的性能，拓展了聚酰亚胺基体涂层的应用范围。

未来的研究可以进一步探索LaF3微粒与其他材料在涂层中的协同作用，寻找更具有优势的复合涂层，并深入研究LaF3微粒在涂层中的机理。此外，本研究还探究了添加LaF3微粒对涂层的热稳定性能的影响。结果表明，添加纳米LaF3微粒的形成能够更好地增强涂层的热稳定性，提高涂层的抗氧化以及抗老化性能。这主要是因为纳米LaF3微粒在高温下可以形成类似于氧化铝的稳定层，从而提高了涂层的稳定性。

此外，本研究还研究了LaF3微粒在涂层中的分散性以及与聚酰亚胺基体之间的相互作用效应。研究表明，采用表面改性的纳米LaF3微粒可以更好地提高其在涂层中的分散性，增强与聚酰亚胺基体之间的相互作用。这不仅有利于提高涂层的耐磨损性能，还能够增加涂层的粘接力以及表面硬度。

总之，本研究通过添加纳米LaF3微粒成功提高了聚酰亚胺基体涂层的性能，拓展了其应用范围。未来的研究可以借助更先进的材料科学技术深入研究材料的本质特性和制备工艺，开发出具备更佳性能的新型聚酰亚胺基体涂层。此外，本研究还针对纳米LaF3微粒在涂层中的应用提出了一些新的思路。例如，可以将传统氟聚合物涂层中的氟化物离子部分替换为纳米LaF3微粒，从而进一步提高涂层的性能。同时，还可以考虑将纳米LaF3微粒与其他纳米材料复合使用，例如氧化铝、碳纳米管等，以期获得更佳的效果。

除了上述应用，LaF3微粒还可以广泛应用于其他涂层体系。例如，纳米LaF3微粒与聚酰胺酯（PA）等基体材料复合使用，可以形成高强度、高韧性和耐磨损的PA涂层。此外，还可以将纳米LaF3微粒引入到光学镀膜中，用于制备高透过率和高反射率的光学薄膜等。

总之，纳米LaF3微粒在涂层中的应用具有广泛的前景和应用潜力。未来的研究可以进一步探索其在不同涂层体系中的应用，并深入研究其机理和性能，以推动其在实际生产和应用中的广泛推广和应用。本研究还可以进一步探究LaF3微粒的制备方法以及获取更优质的LaF3微粒，以进一步提高涂层的性能和稳定性。此外，可以探索LaF3微粒在涂层中的最优加量和分散方法，以获得最佳的效果。

此外，还可以将纳米LaF3微粒与其他微纳米材料，例如金属纳米粉末、碳纳米管等进行复合，研究其协同作用对涂层性能的影响，并开发出具备更加优异性能的复合涂层材料。

另外，涂层的耐久性、高温性、耐腐蚀性等方面仍然