功能化改性UHMWPE的摩擦學(xué)行為.pdf

1、本課題針對超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料在摩擦學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域存在的缺陷設(shè)計(jì)制備了兩種具備相變儲熱能力的功能型填料，并將其按照不同的填充比例添加入U(xiǎn)HMWPE基體當(dāng)中，制得了功能化UHMWPE基復(fù)合材料；測試了各復(fù)合材料在不同試驗(yàn)條件下的摩擦學(xué)性能并分析了其對應(yīng)的摩擦磨損機(jī)理，最后對摩擦試驗(yàn)中的溫度場分布進(jìn)行了探索。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　(1)采用原位聚合法制備了石蠟相變微膠囊，通過正交實(shí)驗(yàn)方法對微膠囊合成過程中的參數(shù)進(jìn)行

2、了篩選，得出最佳的合成工藝條件為：乳化攪拌速度選擇1000rpm，乳化劑選用十二烷基苯磺酸鈉，芯壁比確立為1：1.5，預(yù)聚體的滴加速率保持2ml/min。通過微結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果表明，所制微膠囊呈規(guī)則球形，平均粒徑1~2μm。
　　通過將膨脹石墨與石蠟材料共混，制備出膨脹石墨/石蠟復(fù)合相變填料，借助掃描電子顯微鏡對其微觀形貌進(jìn)行了表征，確認(rèn)了膨脹石墨孔道結(jié)構(gòu)對石蠟的吸附機(jī)理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試了該復(fù)合物的儲（放）熱性能，結(jié)果表明，所制得的膨

3、脹石墨/石蠟具備較高的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性。
　　(2)設(shè)計(jì)裝配了模壓成型機(jī)，并圍繞UHMWPE材料的成型工藝進(jìn)行了探索，確立了工藝參數(shù)和成型步驟。分別以石蠟微膠囊（MF）和膨脹石墨/石蠟（ EG/P）為填料，以超高分子量聚乙烯為基體，制備了MF/UHMWPE和EG/P/UHMWPE復(fù)合材料。
　　(3)選用MM-200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測試了復(fù)合材料在室溫干摩擦條件下的摩擦學(xué)性能，結(jié)果表明：
　　低速試驗(yàn)條件下，適當(dāng)比例的石

4、蠟微膠囊的填充可以改善UHMWPE摩擦系數(shù)、提高UHMWPE材料的耐磨性，最適宜填充比例為20％，在此填充比例下，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)降低60%以上，耐磨性可提高17%以上。填充入不同比例的膨脹石墨/石蠟填料后，UHMWPE基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)得到較好改善，摩擦系數(shù)最低降至0.1左右，而耐磨性的提高效果不明顯。
　　高速試驗(yàn)條件下，適當(dāng)比例的石蠟微膠囊與膨脹石墨/石蠟填料都可以明顯提高UHMWPE的耐磨性，且有助于材料摩擦系數(shù)較快達(dá)

5、到穩(wěn)定狀態(tài)，其中微膠囊填料的最適宜填充比例為20%，在此填充比例下，復(fù)合材料的耐磨性提高40%以上，而膨脹石墨/石蠟填料的填充效果隨石蠟種類和添加比例的不同而有較明顯差異。
　　(4)考察了復(fù)合材料在摩擦進(jìn)程中的穩(wěn)定性能，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過功能型填料的填充后，復(fù)合材料的摩擦穩(wěn)定性能得到較明顯提高，摩擦系數(shù)波動性降低。從不同角度對摩擦試驗(yàn)中 UHMWPE材料摩擦界面處的溫度分布進(jìn)行探索，對比了實(shí)測溫度值、解析溫度值和計(jì)算機(jī)模擬溫度值的差異，揭