UHMWPECSW复合材料摩擦学性能研讨.pdf

摘要 论文题目：UHMWPE/CSW 复合材料摩擦学性能研究 专 业：高分子化学与物理 研 究 生：甘立慧 指导教师：牛永平 摘 要 超高分子量聚乙烯（UHMWPE ）具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀和良 好的耐磨性能，是一种综合性能优异的工程塑料。但作为摩擦材料，UHMWPE 存在着表面硬度低、抗磨粒磨损性能较差等缺点。本论文工作选择了以硫酸钙晶 须（CSW ）为主要填料对 UHMWPE 进行了填充改性，以期在提高 UHMWPE 复合材料硬度的基础上改善其摩擦磨损性能。 本实验通过热压成型法分别制备了 CSW 、纳米氧化铝（nano-Al2O3 ）和 nano-Al O /CSW 二元复合填料的 UHMWPE 复合材料；利用 QG-700 型气氛高 2 3 温摩擦磨损试验机考察了UHMWPE 复合材料在干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性 能，着重研究了填料填充量对复合材料硬度、摩擦磨损性能的影响，以及速度、 表面改性剂对 UHMWPE 复合材料摩擦磨损性能的影响。利用扫描电子显微镜 （SEM ）、能谱仪（EDS ）、三维轮廓测定仪（3D ）对复合材料磨擦表面进行 了形貌表征、成分分析及磨痕宽度测量，用邵氏硬度计测量了复合材料表面硬 度。 研究结果表明：（1）CSW 可以提高 UHMWPE/CSW 复合材料的硬度、耐 磨损性能、并且降低了摩擦系数，在本实验条件下，CSW 最佳填充量为 20% ； 随着速度的增加，复合材料的磨损率逐渐降低，摩擦系数有所增加；随着填充量 的增加，复合材料磨损机理由粘着磨损、塑性变形逐渐转变为轻微的磨粒磨损； CSW 在UHMWPE 基体中具有一定的异相成核作用。（2 ）填充nano-Al2O3 可以 起到增加 UHMWPE 复合材料硬度、降低其摩擦系数、改善摩擦磨损性能的作 用，nano-Al O 较佳填充量为 20% ，微观分析表明，UHMWPE/nano-Al O 复合 2 3 2 3 材料的磨损机理主要为粘着磨损，磨损表面还存在少量划痕。（3 ）nano-Al2O3 与CSW 混合填充UHMWPE 具有协同作用，可以协同提高UHMWPE 复合材料 的硬度和耐磨损性能。CSW 主要起着承载的作用，nano-Al2O3 则起到弥散强化 复合材料显微增强的作用。UHMWPE/3%nano-Al O +20%CSW 复合材料的摩擦 2 3 磨损性能最佳，在对偶件表面存在着较好的转移膜。以上研究结果表明，选用合 I 摘要 适的填料协同填充改性是一种改善UHMWPE 复合材料摩擦学性能较好的方法， 值得进一步研究。 关 键 词：超高分子量聚乙烯，填充改性，硫酸钙晶须，纳米 Al O ，协同作 2 3 用，摩擦磨损 论文类型：应用基础研究 II 摘要 Subject: Study on Tribological Properties of UHMWPE Composites Filled with CSW Specialty: Polymer Chemistey and Physics Name: Gan Lihui Supervisor: Niu