氧化石墨烯/超高摩尔质量聚乙烯复合材料摩擦磨损性能研究

采用改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),采用溶液共混法制备出氧化石墨烯/超高摩尔质量聚乙烯(GO/UHMWPE)复合材料。研究了GO/UHMWPE复合材料的拉伸力学性能和摩擦磨损性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的磨损表面,并对其磨损机理进行分析。结果表明,GO的添加提高了GO/UHMWPE复合材料的屈服强度和拉伸强度,降低了其断裂伸长率,其中,当GO质量分数为0.1%时效果最佳;GO填料改善了UHMWPE的抗磨损性能,当GO质量分数为0.1%时,磨损率最低,相比未填充时降低了38.5%。     

UHMWPE/纳米Al_2O_3复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能研究

利用QG-700高温气氛摩擦磨损实验机研究了纯超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)和质量分数为5%的纳米Al2O3/UHMWPE复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能;并利用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌。结果表明:在实验温度条件下,5%纳米Al2O3/UHMWPE复合材料的耐磨性好于纯UHMWPE。纯UHMWPE的磨损机制主要是黏着磨损和疲劳磨损,而5%纳米Al2O3/UHMWPE复合材料的磨损机制转变为黏着磨损和磨粒磨损。     

UHMWPE的接枝改性及其与Nano-PTFE复合材料的摩擦学性能

通过紫外光引发聚合将全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯共聚物(PFAMAE)单体接枝到超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)上,制备出超高摩尔质量聚乙烯接枝全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯共聚物(UHMWPE-g-PFAMAE)。再采用热压成型法制备出UHMWPE-g-PFAMAE/纳米聚四氟乙烯(nano-PTFE)复合材料。采用红外光谱(FTIR)对接枝前后的UHMWPE进行表征,并借助磨损试验机和扫描电子显微镜(SEM)考察了UHMWPE、UHMWPE-g-PFAMAE和UHMWPE-g-PFAMAE/nano-PTFE复合材料的摩擦学性能和机理。结果表明,PFAMAE单体已成功接枝到UHMWPE上;与纯UHMWPE相比,UHMWPE-g-PFAMAE的摩擦因数和磨损率均明显减小;在UHMWPE-g-PFAMAE中加入nano-PTFE后,复合材料的摩擦因数和磨损率进一步降低,当nano-PTFE质量分数为1%时,复合材料的性能最佳。接枝改性有效抑制了纯UHMWPE的磨粒磨损和塑性变形,加入适量的nano-PTFE,UHMWPE-g-PFAMAE/nano-PTFE复合材料仅表现为轻微的疲劳磨损。     

辐照交联GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能研究

为改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在海水润滑介质下的耐磨损性能,采用氧化石墨烯(GO)填充与辐照交联对UHMWPE进行改性处理。利用摩擦磨损试验机研究了辐照前后UHMWPE与GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)与三维表面轮廓仪扫描试样磨痕表面形貌,计算其磨损率,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,在人工海水润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理均略微增加了UHMWPE的摩擦因数,降低了磨损率;二者共同使用可以协同增强UHMWPE的耐磨性能,降低复合材料的摩擦因数与磨损率; GO填充显著提高了UHMWPE的抗磨粒磨损与抗疲劳磨损性能;辐照交联改性处理进一步提高了GO/UHMWPE复合材料的抗磨粒磨损性能。     

超高分子量聚乙烯纤维/有机玻璃复合材料摩擦磨损性能研究

用真空浸渍法成功制备出了超高分子量聚乙烯纤维／有机玻璃(UHMWPE／PMMA)复合材料，并对基体材料PMMA，单向超高分子量聚乙烯纤雏／有机玻璃复合材料以及三维编织超高分子量聚乙烯纤维／有机玻璃(即UHMWPE3D／PMMA)复合材料的摩擦磨损性能进行了研究。实验证明UHMWPE／PMMA复合材料具有优良的摩擦磨损性能。经过纤维增强的复合材料的摩擦磨损性能优于基体材料，三维编织纤维增强的复合材料其磨损远小于单向纤维增强的复合材料，但其摩擦系数没有显著变化。     

原位化学合成法制备超高分子量聚乙烯/碳酸钙复合材料

采用原位化学合成法在改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉末表面生成碳酸钙(CaCO3)颗粒,经模压或柱塞挤出制备UHMWPE/CaCO3复合材料.静态接触角、扫描电子显微镜和傅立叶红外光谱分析表明,UHM-WPE经丙烯酸改性后,表面接枝上大量的O-H、C=O、C-O等极性官能团,Ca2+、CO2-3 吸附在UHMWPE粉末表面生长出纳米CaCO3颗粒.热重分析表明,提高搅拌速率、先滴加含Ca2+溶液、提高溶液中的Ca2+和CO2-3与UHM-WPE的质量比和适量的偶联剂均有利于提高复合材料中CaCO3的负载率.力学性能和热性能测试表明,原位化学合成法比机械共混法制备的UHMWPE/CaCO3复合材料具有更高的拉伸性能、弯曲性能及热变形温度,当CaCO3的质量分数为9.5%时,原位化学合成法制备的UHMWPE/CaCO3复合材料的拉伸性能和弯曲性能达到最大,热变形温度为106℃.     

纳米CuO填充UHMWPE基复合材料摩擦学性能的研究

利用MM 200型摩擦磨损试验机研究了不同质量含量的纳米CuO填充UHMWPE基复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时的摩擦学性能。并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明,纳米CuO/UHMWPE复合材料的摩擦性能与纯UHMWPE相比大部分均有提高,但耐磨性明显优于后者,纳米CuO在复合材料中的最佳含量在15%～17%左右。     

不同表面改性对竹纤维/超高分子量聚乙烯复合材料摩擦学性能的影响

采用不同浓度氢氧化钠(Na OH)溶液对竹纤维(BF)的表面碱预处理,再使用硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)三种不同表面改性后,与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉料共混,通过模压成型工艺制备BF/UHMWPE复合材料。借助傅立叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)研究改性前后BF的化学结构和热稳定性变化,使用摩擦磨损试验机测试三种不同表面改性BF增强UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能,通过扫描电镜(SEM)观察改性前后BF的表面结构及复合材料的摩擦表面形貌并分析磨损机理。结果表明,10%NaOH和KH550协同改性能有效改善BF与UHMWPE的界面相容性,此时制备的复合材料干滑动摩擦因数为0. 11,磨损率较纯UHMWPE下降了46%,耐磨性显著提高,表现为轻微的疲劳磨损。     

UHMWPE/蒙脱土纳米复合材料滑动轴承的研制

采用蒙脱土(MMT)层间聚合改性和熔体插层方法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)／MMT纳米复合材料，并将复合材料注射成型为纯复合材料和复合型两类滑动轴承。研究了UHMWPE／MMT纳米复合材料的摩擦性能，结果表明，这是一种性能优异、成型简便的摩擦磨损材料。提出了该材料滑动轴承设计的基本要求，为实际应用提供了理论依据。     

辐照交联及老化对GO/UHMWPE复合材料生物摩擦学性能的影响

采用改良Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),通过热压成型工艺制备了GO/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,在真空环境下采用γ射线对其进行辐照交联处理,并将部分样品置于80℃环境下加速老化处理21d。利用摩擦磨损实验机研究了复合材料在小牛血清润滑介质下的摩擦学性能;利用扫描电子显微镜(SEM)和三维表面轮廓仪观察试样表面磨痕并计算相应的磨损率。结果表明,在小牛血清润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理可以降低UHMWPE的摩擦因数和磨损率,协同提高其耐磨性,但对摩擦因数的影响并不显著。加速老化处理显著增加辐照UHMWPE及辐照GO/UHMWPE复合材料的摩擦因数和磨损率,降低了其摩擦磨损性能。GO填充降低了辐照UHMWPE在加速老化处理后摩擦因数和磨损率,增强了其摩擦学性能。     

纳米SiO2包覆SiC填充改性UHMWPE的热性能

采用纳米粒子表面包覆处理技术制备了纳米碳化硅/超高摩尔质量聚乙烯(SiC/UHMWPE)复合材料,并用傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和差示扫描量热(DSC)进行了测试表征。结果表明:纳米SiC经包覆处理后表面有一层均匀致密的SiO2,包覆处理能改善SiC在UHMWPE基体中的分散效果。当SiC质量分数为5%时,UHMWPE/SiC复合材料具有较高的耐热性能和热导率,这是由于纳米粒子包覆改性纳米SiC与UHMWPE基体均匀分散并形成良好的结合界面,增加了填料对UHMWPE的成核作用,提高其结晶度和耐热性能。     

GO填充与老化处理对辐照交联UHMWPE/VE复合材料分子结构的影响

采用改良Hummers工艺制备了氧化石墨烯(GO),通过超声分散、液相球磨混合与热压成型工艺制备了超高摩尔质量聚乙烯/维生素E/GO(UHMWPE/VE/GO)纳米复合材料,在真空环境下采用γ射线对其进行辐照改性处理,并将部分样品置于80℃环境下热氧老化处理21 d。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了GO在UHMWPE/VE复合材料基体中的分散性,通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、示差扫描量热计(DSC)与凝胶含量实验对样品分子结构进行表征。研究结果表明,GO均匀地分散于UHMWPE/VE复合材料基体中;GO填充提高了辐照交联UHMWPE/VE复合材料的结晶度;GO填充略微降低了材料的凝胶含量;老化处理对辐照交联UHMWPE/VE/GO复合材料的分子结构未有明显影响。     

增容剂对HDPE/UHMWPE/纳米HA生物复合材料性能的影响

通过熔融共混法制备了高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯/纳米羟基磷灰(石HDPE/UHMWPE/纳米HA)生物复合材料,研究了增容剂三元乙丙橡胶接枝马来酸(酐EPDM-g-MAH)和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)对复合材料力学性能的影响,并利用红外光谱、扫描电镜、热重分析仪及熔体流动速率仪表征了复合材料的微观结构、热性能和流动性能。结果表明:EPDM-g-MAH和POE-g-MAH均可提高HDPE/UHMWPE/纳米HA复合材料的相容性,其中EPDM-g-MAH的增容效果更明显;随着增容剂用量的增大,复合材料的熔体流动速率、热变形温度和热稳定性逐渐下降;与添加POE-g-MAH相比,含有EPDM-g-MAH的复合材料的综合性能较好。     

基于超高分子量聚乙烯及其复合材料摩擦学研究进展

综述了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及其改性复合材料的摩擦磨损规律的研究进展。传统方法改性对UHMWPE摩擦学性能的改善程度有限,而纳米粒子由于自身的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,使得纳米改性UHMWPE的摩擦学性能得到了很好的改善。     

化学交联改性UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能研究

用过氧化二叔丁基(DTBP)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)化学交联改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,再用模压法制备试样.利用摩擦磨损试验机测试不同的摩擦速度、方式,化学交联剂添加量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察表面形貌分析磨损机理.结果 表明,当加入约0.25％ DTB...     

增强改性UHMWPE材料在水润滑条件下的磨损性能研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于其优异的自润滑特性、较好的耐磨性和耐腐蚀性等性能,被认为是一种较为适合的水润滑条件下的摩擦副材料。为了提升超高分子量聚乙烯在水润滑条件下的耐磨损性能,采用填充氧化石墨烯(GO)和辐照处理改善UHMWPE的耐磨损性能。采用接触角测量仪对试样进行了接触角测量。采用摩擦磨损试验机在水润滑条件下研究了辐照前后UHMWPE和UHMWPE/GO复合材料的磨损性能,并利用场发射扫描电镜(SEM)观察磨损后表面形貌。结果表明,GO的加入降低了UHMWPE的接触角,辐照处理也使得UHMWPE和UHMWPE/GO复合材料的接触角降低,提高了材料的湿润性;水润滑条件下,GO填充和辐照处理都能够提高UHMWPE的耐磨性,并且两者的共同作用可以得到抗磨损性能更优的辐照UHMWPE/GO复合材料。     

纳米远红外陶瓷粉填充UHMWPE复合材料的性能研究

利用硅烷偶联剂KH-570改性纳米远红外陶瓷粉,然后利用球磨混合、热压成型工艺制备纳米远红外陶瓷粉/超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)复合材料。研究了改性纳米远红外陶瓷粉对UHMWPE结晶度、力学性能、摩擦学性能的影响。结果表明,改性纳米远红外陶瓷粉提高了复合材料的结晶度;随着纳米远红外陶瓷粉填充量的增大,拉伸强度和屈服强度先增强后减弱,当纳米远红外陶瓷粉填充质量分数为3%时,其拉伸强度和屈服强度均提高10%以上;纳米远红外陶瓷粉填充有效地改善了UHMWPE的摩擦学性能,当填充质量分数为4%时,磨损率最低,相比纯UHMWPE降低了20%。     

纳米TiO2-超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦学特性

利用MM-200型摩擦磨损实验机,考察了纳米TiO2增强超高分子量聚乙烯（UHMWPE）复合材料在生理盐水润滑下,与Co—Cr—Mo合金对摩时的摩擦磨损性能,用光学显微镜观察了材料摩擦表面磨痕形貌。结果表明,适当填充纳米TiO2可提高UHMWPE的硬度,显著降低摩擦系数,增强耐磨性。UHMWPE的磨损主要表现为粘着、犁沟及塑性变形,TiO2-UHMWPE复合材料的磨损表现为轻微疲劳磨损。     

氮化硼对超高分子量聚乙烯导热与弯曲性能影响

以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体树脂,粒径为5μm的氮化硼(BN)为导热填料,通过粉末热压法制备具有隔离结构的高导热BN/UHMWPE复合材料。研究了添加量对高导热石墨/超高分子量聚乙烯复合材料导热性能和弯曲性能的影响。结果表明,BN的加入有效的提高了复合材料平行于热压方向上的导热系数,同时BN的加入使得材料的弯曲性能得到提升。     

UHMWPE/MMT纳米复合材料的研制

采用复配阳离子交换剂对蒙脱土（MMT）进行有机化处理,通过固相接枝技术对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）进行表面改性,然后采用熔融插层法制备UHMWPE／MMT纳米复合材料。XRD和SEM分析表明,MMT在UHMWPE基体中达到了纳米级分散,同时,有机MMT能较大幅度改善UHMWPE的流动性能,少量有机MMT的加入就可使UHMWPE的力学性能有所提高,