超高分子量聚乙烯基固體潤滑劑流變及摩擦性能研究.pdf

1、本文主要研究超高分子量聚乙烯固體潤滑體系的配方設計、優(yōu)化及成型工藝，重點考察了各配方的流變性能、摩擦磨損性能及熱膨脹性能。采用硅烷偶聯劑及化學鍍銅方法對無機填料進行表面處理，對處理后的填料表面進行IR、XRD、SEM微觀表征。采用哈克轉矩流變儀對UHMWPE和UHMWPE基固體潤滑劑進行流變性能的研究。利用正交試驗設計和序貫試驗相結合的方法研究了不同填料配比下固體潤滑劑的干摩擦性能，分析摩擦及磨損性能影響因素，優(yōu)選出較優(yōu)配方。通過計算固

2、體潤滑劑制品的收縮率，考察了原料配比對制品熱膨脹性能的影響。主要得出以下結論:
　　 經硅烷偶聯劑WD-50表面處理后，石墨、銅粉及氟化物表面均形成有機官能團，而二硫化鉬表面幾乎未出現有機官能團。采用敏化及活化處理工藝的石墨表面鍍銅效果較好。
　　 超高分子量聚乙烯在250℃下塑化成型過程中最大扭矩為56.1Nm，平衡扭矩為33.9Nm，塑化時間為17min。正交表1各組配方的最大扭矩相比純超高分子量聚乙烯樹脂下降了16

3、.58％～35.29％，塑化時間除正交3＃外縮短了5.88％～41.18％。銅粉和聚四氟乙烯對塑化扭矩影響最大，銅粉和氧化鎂對塑化時間影響最大，石墨和潤滑油脂對塑化溫度影響最大。正交表2各組配方的最大扭矩比純超高分子量聚乙烯樹脂下降了22.28％～40.64％，塑化時間出現了延長。改進配方的塑化時間比正交表1和正交表2都要小，塑化溫度和最大扭矩值也都較低。鍍銅后的石墨、聚乙烯蠟和硬脂酸鈣的添加改善了UHMWPE的流變性能，縮短了塑化時間

4、，塑化扭矩也相應的降低。
　　 超高分子量聚乙烯的摩擦系數曲線平穩(wěn)，且摩擦系數一直在0.22上下波動，試驗30min后磨損率為0.03％。在正交表1試驗范圍內，潤滑油脂和石墨對摩擦系數的影響最大，氟化物和二硫化鉬對磨損率影響最大。本組試驗的最優(yōu)配方為每100份UHMWPE中潤滑油脂0.2份、石墨5份、聚四氟乙烯0.5份、氟化物5份、銅粉5份、二硫化鉬5份、氧化鎂2份。在正交表2試驗范圍內，各組的摩擦系數相比正交表1均有所上升，磨

5、損率出現了不同程度的下降。本組試驗的最優(yōu)配方為每100份UHMWPE中潤滑油脂0.2份、石墨10份、聚四氟乙烯4份、氟化物10份、銅粉2份、二硫化鉬2份、氧化鎂1份?；瘜W鍍銅比添加偶聯處理的填料具有更低的摩擦系數和磨損率；聚乙烯蠟可以一定程度上降低摩擦系數；硬脂酸鈣對體系的摩擦性能未起到明顯的改善作用。
　　 正交表1和正交表2配方的收縮率相比純UHMWPE樹脂均下降了50％。正交表1試驗范圍內，銅粉和聚四氟乙烯對收縮率的影響最