Schiff堿Cu(Ⅱ)配合物改性UHMWPE新型耐磨材料的研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）衛(wèi)生無毒和具有極好的耐磨性，是目前理想的醫(yī)用高分子材料。但在使用過程中也逐漸發(fā)現(xiàn)UHMWPE的許多不足之處，如強(qiáng)度和表面硬度低、熱變形溫度低等缺陷。應(yīng)用Schiff堿金屬離子配合物作為添加劑對(duì)UHWPE耐磨性進(jìn)行物理改性是最新的一個(gè)研究方向。
　　 本文圍繞“Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物改性UHMWPE新型耐磨材料的研究”課題中的科學(xué)問題，采用銷盤試驗(yàn)機(jī)（面-面接觸），在轉(zhuǎn)速為60rpm、法向?yàn)?/p>

2、載荷40 kg±3、實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為20℃、相對(duì)濕度為60％和試驗(yàn)時(shí)間為1.5h的干摩擦條件下，對(duì)UHMWPE及Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物改性UHMWPE盤試樣和對(duì)偶試樣45＃鋼銷展開了試驗(yàn)研究和理論探索。
　　 首先，對(duì)200萬、300萬、500萬、900萬分子量UHMWPE進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，并為探討其磨損機(jī)理，用SEM觀測(cè)其磨損形貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，300萬分子量UHMWPE的摩擦系數(shù)最??；隨著分子量的增大，UHMWPE的磨損量

3、呈先減小后增大的趨勢(shì)，其中300萬分子量UHMWPE磨損量最小；磨損形貌也顯示存在磨粒磨損和黏著磨損兩種磨損機(jī)理，其中300萬UHMWPE磨損明顯最輕；可選擇摩擦磨損性能優(yōu)于其他3種分子量純UHMWPE的300萬分子量UHMWPE作為Schiff堿改性UHMWPE研究的基體原料。
　　 其次，合成了五種改性UHMWPE研究的添加劑：雙水楊醛縮乙二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物、雙水楊醛1，3-丙二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合

4、物、雙水楊醛1，6-己二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物、雙水楊醛縮1，2-環(huán)己二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物和雙水楊醛縮鄰苯二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物；分別測(cè)試了五種雙水楊醛縮二胺型Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物改性300萬分子量UHMWPE，且含四種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（2.5％、5％、10％、15％）摩擦磨損行為，并為探討其磨損機(jī)理，采用SEM觀察磨損表面形貌，采用EDS測(cè)定磨損表面的主要元素組成，分析了結(jié)構(gòu)單元對(duì)摩擦學(xué)改性活

5、性的影響規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：添加雙水楊醛縮乙二胺、1，3-丙二胺、1，6-己二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物能有效改善UHMWPE摩擦磨損性能，在10％質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，隨Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物加入量的增加，改性UHMWPE與鋼銷配副的摩擦系數(shù)和磨損量呈降低的趨勢(shì)，即含10 wt％添加劑的改性UHMWPE減磨效果最佳，其中摩擦系數(shù)和磨損量最小的是含10wt％的1，6-己二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物改性的UHMWPE；而添加雙水

6、楊醛縮1，2-環(huán)己二胺和鄰苯二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物改性UHMWPE共混材料的摩擦磨損性能并未改善：雙水楊醛縮1，6-己二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物改性UHMWPE盤試樣和鋼銷試樣主要表現(xiàn)為磨粒磨損機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)其添加劑中的Cu元素發(fā)生了選擇性轉(zhuǎn)移效應(yīng)，減小了與其配副的鋼銷表面的摩擦磨損。研究表明與UHMWPE的亞甲基結(jié)構(gòu)存在相似性的含C原子數(shù)更多的雙水楊醛縮開鏈二胺Schiff堿Cu（Ⅱ）配合物的摩擦學(xué)改性活性可能最高，