超高分子量聚乙烯基固體潤滑劑添加劑改性及應(yīng)用研究.pdf

1、本論文擬通過對UHMWPE基固體潤滑劑粉體材料表面進(jìn)行改性,研究探討高分子基固體潤滑劑添加劑如石墨、碳纖維等表面化學(xué)鍍銅改性工藝,采用XRD、SEM、TEM、XPS進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)表征,利用圖像識別技術(shù)計算其鍍層銅顆粒的粒徑及鍍層均勻性;利用正交實驗設(shè)計方法,對高分子基固體潤滑劑添加劑聚乙烯蠟接枝馬來酸酐、碳纖維化學(xué)鍍銅等工藝進(jìn)行優(yōu)化,測定馬來酸酐接枝率,并對其進(jìn)行IR、DSC等表征;制備UHMW-PE基固體自潤滑復(fù)合材料,測試UHMWPE

2、基固體潤滑材料的摩擦磨損、表面能等性能,并利用圖像識別技術(shù)定量表征其混合均勻性;設(shè)計超高分子量聚乙烯固體潤滑劑配方,并采用擠出成型工藝生產(chǎn),研究配方、工藝、模具之間的相關(guān)性以及對固體潤滑劑產(chǎn)品性能的影響。
　　主要得出以下結(jié)論:(1)鍍銅石墨XRD、SEM、TEM表征:石墨表面化學(xué)鍍銅后,石墨表面包覆有納米級的銅顆粒;通過圖像處理技術(shù)表征,石墨顆粒越小,納米銅包覆均勻性越好;(2)鍍銅碳纖維XPS、XRD、SEM、TEM表征:碳纖

3、維屬PAN基碳纖維,在碳骨架的表面含有C=O及C-O-C極性基團;銅顆粒均勻附著在碳纖維表面有凹槽和微孔處,銅鍍層與碳纖維結(jié)合得很緊密;根據(jù)正交試驗分析結(jié)果得出碳纖維鍍銅最佳工藝參數(shù)配方為:CuSO4·5H2O15g/L, EDTA25g/L,NaOH16g/L。(3)聚乙烯蠟接枝馬來酸酐正交實驗結(jié)果表明:PEW接枝MAH最佳配方工藝為馬來酸酐(MAH)5g,引發(fā)劑(BPO)0.4g,PEW50g,溫度140℃,反應(yīng)3h,接枝率4.2％

4、;PEW接枝前后紅外光譜分析表明PEW分子鏈上接枝有MAH分子;DSC及TG曲線表明PEW-g-MAH的熔點Tm(86.6℃)比PEW熔點Tm(85.1℃)略高,且PEW-g-MAH的熱穩(wěn)定性優(yōu)于PEW;表面能測試結(jié)果表明PEW接枝MAH后的表面能(29.808×10-3J/m2)比接枝前(26.941×10-3J/m2)明顯增大;(4)由摩擦磨損試驗結(jié)果可知:鍍銅石墨/UHMWPE的摩擦系數(shù)(0.233)比石墨/UHMWPE摩擦系數(shù)(

5、0.246)小,磨損率略低;鍍銅碳纖維/UHMWPE的摩擦系數(shù)(0.238)比碳纖維/UHMWPE的摩擦系數(shù)(0.242)略低;PEW-g-MAH/UHMWPE摩擦系數(shù)(0.271)、磨損率(0-074％)比PEW/UHMWPE潤滑劑體系摩擦系數(shù)(0.261)、磨損率(0.046％)都明顯增大;鍍銅石墨/PEW-g-MAH/UHMWPE摩擦系數(shù)(0.227)、磨損率(0.032％),比未改性前明顯降低;鍍銅石墨/PEW-g-MAH/Mo

6、S2/UHMWPE潤滑劑體系摩擦系數(shù)(0.218)、磨損率(0.030％)最小,證明UHMWPE固體潤滑劑填料經(jīng)化學(xué)鍍銅、接枝改性,加入MoS2后,使得整個超高分子量潤滑劑體系摩擦性能達(dá)到最佳。(5)圖像處理技術(shù)對UHMWPE基固體潤滑劑混合均勻性定量表征結(jié)果表明:不同的混合工藝對復(fù)合材料的混合均勻性產(chǎn)生影響。相同的配比,同樣的混合速度,分散時間越長,均勻性越好。(6)1＃和2＃UHMWPE基固體潤滑劑配方體系,經(jīng)擠出成型制備的產(chǎn)品,其