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。本文分別用無機填料玻璃微珠和氮化硼(BN)對UHMWPE進行了填充改性，及通過硅烷偶聯(lián)劑KH-560對UHMWPE進行交聯(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，通過萬能材料

2、試驗機、洛氏硬度計考察了玻璃微珠含量對復(fù)合材料力學(xué)性能、硬度的影響，對復(fù)合材料進行了XRD、DSC、TMA測試分析，通過熱變形、維卡溫度測定儀考察了玻璃微珠含量對復(fù)合材料維卡軟化溫度的影響，通過高速環(huán)塊磨損試驗機和自制砂漿磨損水浴實驗裝置考察了玻璃微珠含量對復(fù)合材料耐摩擦磨損性能的影響，通過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理。結(jié)果表明:偶聯(lián)玻璃微珠在UHMWPE體系中起填充增強作用，能有效提高復(fù)合材料的硬度、維卡軟

3、化溫度、熔點和玻璃化轉(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，通過萬能材料試驗機考察了BN含量對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，通過熱變形、維卡溫度測定儀、DSC和TMA對復(fù)合材料的熱學(xué)性能進行研究，對復(fù)合材料進行了XRD分析，通

4、過高速環(huán)塊磨損試驗機和自制砂漿磨損水浴裝置考察了BN含量對復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響，通過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理。結(jié)果表明:少量BN在UHMWPE基體中起填充增強作用，能有效提高復(fù)合材料的拉伸強度和結(jié)晶度，降低材料的摩擦系數(shù)與磨耗，但對維卡軟化溫度、熔點、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等影響不大。BN含量為1％時復(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FT-IR、XRD測試分析了KH-560交聯(lián)的可行性，并測定了不同含量KH-560與UHMWPE凝膠率的關(guān)系，通過萬能材料試驗機考察了KH-560含量對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，通過熱變形、維卡溫度測定儀對復(fù)合材料的熱學(xué)性能進行了研究，通過高速環(huán)塊磨損試驗機和自制砂漿磨損水浴裝置考察了KH-560含量對復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響，通過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理。結(jié)果表明:KH-560含量在0.5％～1％之間，UHMWPE的凝膠率基本達到飽和，當(dāng)KH-560含量為0.5％時，復(fù)合材料有最大的拉伸強度和維卡軟化溫度，斷裂伸長率也較高，此時復(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