物理填充和化學(xué)交聯(lián)的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料及其摩擦學(xué)性能.pdf

1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作為一種性能優(yōu)異的工程塑料，其使用范圍相當(dāng)廣泛，但也存在一定的局限性，如耐熱性、耐磨粒磨損性能較差。本文分別用無(wú)機(jī)填料玻璃微珠和氮化硼(BN)對(duì)UHMWPE進(jìn)行了填充改性，及通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑KH-560對(duì)UHMWPE進(jìn)行交聯(lián)改性，研究了玻璃微珠/UHMWPE、BN/UHMWPE和交聯(lián)UHMWPE復(fù)合材料的摩擦磨損性能。
　　1.采用熱壓成型工藝制備了偶聯(lián)玻璃微珠填充的UHMWPE復(fù)合材料，通過(guò)萬(wàn)能材料

2、試驗(yàn)機(jī)、洛氏硬度計(jì)考察了玻璃微珠含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、硬度的影響，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了XRD、DSC、TMA測(cè)試分析，通過(guò)熱變形、維卡溫度測(cè)定儀考察了玻璃微珠含量對(duì)復(fù)合材料維卡軟化溫度的影響，通過(guò)高速環(huán)塊磨損試驗(yàn)機(jī)和自制砂漿磨損水浴實(shí)驗(yàn)裝置考察了玻璃微珠含量對(duì)復(fù)合材料耐摩擦磨損性能的影響，通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察復(fù)合材料磨損表面形貌并分析了其磨損機(jī)理。結(jié)果表明:偶聯(lián)玻璃微珠在UHMWPE體系中起填充增強(qiáng)作用，能有效提高復(fù)合材料的硬度、維卡軟

3、化溫度、熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而降低材料的摩擦系數(shù)與磨耗。維卡軟化溫度最多能提高12.5％，而磨損質(zhì)量最多能降低62％，玻璃微珠含量在5～20％之間效果明顯，材料的力學(xué)性能隨玻璃微珠的含量增加而有所下降。
　　2.采用熱壓成型工藝制備了偶聯(lián)BN填充的UHMWPE復(fù)合材料，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)考察了BN含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，通過(guò)熱變形、維卡溫度測(cè)定儀、DSC和TMA對(duì)復(fù)合材料的熱學(xué)性能進(jìn)行研究，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了XRD分析，通

4、過(guò)高速環(huán)塊磨損試驗(yàn)機(jī)和自制砂漿磨損水浴裝置考察了BN含量對(duì)復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響，通過(guò)3D激光共聚焦顯微鏡觀察復(fù)合材料磨損表面形貌并分析了其磨損機(jī)理。結(jié)果表明:少量BN在UHMWPE基體中起填充增強(qiáng)作用，能有效提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和結(jié)晶度，降低材料的摩擦系數(shù)與磨耗，但對(duì)維卡軟化溫度、熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等影響不大。BN含量為1％時(shí)復(fù)合材料的綜合性能最佳，磨損質(zhì)量與純UHMWPE相比降低了84％，摩擦系數(shù)與純UHMWPE接近。

5、>　　3.采用熱壓成型工藝制備了硅烷偶聯(lián)劑KH-560交聯(lián)的UHMWPE復(fù)合材料，通過(guò)FT-IR、XRD測(cè)試分析了KH-560交聯(lián)的可行性，并測(cè)定了不同含量KH-560與UHMWPE凝膠率的關(guān)系，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)考察了KH-560含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，通過(guò)熱變形、維卡溫度測(cè)定儀對(duì)復(fù)合材料的熱學(xué)性能進(jìn)行了研究，通過(guò)高速環(huán)塊磨損試驗(yàn)機(jī)和自制砂漿磨損水浴裝置考察了KH-560含量對(duì)復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響，通過(guò)3D激光共聚焦顯微鏡

6、觀察復(fù)合材料磨損表面形貌并分析了其磨損機(jī)理。結(jié)果表明:KH-560含量在0.5％～1％之間，UHMWPE的凝膠率基本達(dá)到飽和，當(dāng)KH-560含量為0.5％時(shí)，復(fù)合材料有最大的拉伸強(qiáng)度和維卡軟化溫度，斷裂伸長(zhǎng)率也較高，此時(shí)復(fù)合材料的磨損量最低，與純UHMWPE相比降低了約72％。
　　本文通過(guò)物理填充和化學(xué)交聯(lián)的方式研究了三種不同的UHMWPE復(fù)合材料，分別為玻璃微珠/UHMWPE、BN/UHMWPE和交聯(lián)UHMWPE，發(fā)現(xiàn)改性得到