GO填充对辐照交联UHMWPE/VE复合材料吸水率及润湿性的影响

通过热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯/维生素E/氧化石墨烯(UHMWPE/VE/GO)复合材料,随后在真空环境下采用γ射线对其进行辐照交联处理,采用红外光谱仪分析了复合材料的分子结构,并利用接触角测量仪测定不同液体在复合材料表面的接触角,分析了其表面润湿性,进而计算出复合材料的表面自由能,同时分析了复合材料吸水率的变化。结果表明:GO填充对辐照处理前后UHMWPE/VE复合材料的分子结构未产生明显影响,GO的添加略微提高了UHMWPE/VE复合材料的吸水率,显著提升了复合材料的润湿性及表面能。     

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。     

SBF氧化降解对辐照交联GO/VE/UHMWPE复合材料结构和力学性能的影响

采用氧化石墨烯(GO)增强、维生素E (VE)混入超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基底材料,通过模压成型工艺制备GO/VE/UHMWPE复合材料,在真空环境下进行γ射线辐照处理,并将部分样品置于模拟体液(SBF)中浸泡6个月。采用差示扫描量热仪(DSC)分析浸泡前后样品的热学性能;利用摩擦试验机(MFT-5000)研究试样力学性能的变化。研究结果表明,辐照交联和GO填充均显著提高试样的结晶度,球压痕硬度和划痕系数;长期浸泡会提高试样的表面结晶度; VE混入和GO填充降低SBF对UHMWPE的氧化降解速率。     

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。     

VE扩散改性对UHMWPE/GO复合材料表面性能的影响

采用改良Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),利用热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/GO复合材料,利用维生素E(VE)扩散的方式对复合材料进行了改性处理,并将样品置于80℃环境下加速老化处理21 d。研究了VE扩散改性处理后复合材料的质量变化及其对复合材料表面性能的影响。研究结果表明,经VE扩散改性处理,复合材料的质量明显增加,结晶度及熔点无明显变化; UHMWPE的结晶度略微降低; UHMWPE及其复合材料的抗氧化性能明显提高,氧化指数显著降低。同时,对表面性能变化的原理做了简要介绍,为UHMWPE人工关节材料的开发研究提供了一定的数据。     

VE扩散对辐照交联GO/UHMWPE复合材料生物摩擦学性能的影响

利用浸泡的方式将维生素-E(VE)溶液扩散至辐照交联氧化石墨烯/超高相对分子质量聚乙烯(GO/UHMWPE)复合材料,提高其生物摩擦学性能.采用摩擦磨损试验机与三维形貌仪相结合的方式检测了复合材料的磨痕表面微观形貌及表面粗糙度,计算了磨损率并分析了耐磨减摩机理.结果表明,在120℃下,将GO/UHMWPE复合材料在VE...     

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。     

VE扩散对加速老化辐照GO/UHMWPE复合材料生物摩擦学性能的影响

采用热压成型结合低温扩散(120℃)的方法制备了维生素E(VE)-辐照氧化石墨烯/超高分子量聚乙烯(GO/UHMWPE)复合材料，并且，采用加速老化的方法(80℃,21 d)对其进行了进一步处理。利用摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜(SEM)等仪器研究了复合材料生物摩擦学性能的变化，计算摩擦因数和磨损率，分析了磨痕表面形貌及减摩耐磨机理。研究结果表明，加速老化处理后，复合材料的摩擦因数和磨损率分别增大了87.4%和99.5%,生物摩擦学性能明显降低；当加速老化处理过程中存在VE时，复合材料的摩擦因数和磨损率分别降低了33.7%和26.4%,生物摩擦学性能得到显著改善；加速老化处理导致复合材料表面出现疲劳磨损和磨粒磨损2种磨损形式，而VE具有明显的减摩作用。     

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%。     

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。     

氧化石墨烯对聚酰胺6热氧老化性能的影响

通过溶液共混制备了氧化石墨烯(GO)/聚酰胺6(PA6)纳米复合材料,采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)测定羧基指数(CI)以研究复合材料的热氧老化规律,利用热失重分析(TGA)研究了复合材料的热稳定性,采用拉伸测试研究了复合材料力学性能随老化时间的变化规律,采用SEM观察了GO在PA6基体里的分散情况。结果表明,GO的加入延缓了PA6的热氧老化,并提高了复合材料的起始分解温度和最大分解速率温度;含量为1%的GO在尼龙6基体里能分散均匀,提高了复合材料的力学性能;GO片层结构对氧气的渗透和降解产物的扩散起阻碍作用,并有自由基吸附的能力,因此GO的加入提高了PA6复合材料的抗热氧老化性能。     

超高摩尔质量聚乙烯氧化行为对生物摩擦学性能的影响

采用热压成型工艺制备了超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE),测试了加速老化前后辐照交联UHMWPE的力学和生物摩擦学性能的变化.DSC测试结果显示,加速老化后辐照交联UHMWPE的结晶度有所提高;红外光谱分析表明,加速老化后辐照交联UHMWPE的氧化指数大幅度提高;冲压剪切强度测试结果显示,加速老化导致辐照交联UHMWPE的弹性和塑性性能显著降低;摩擦磨损测试结果表明,加速老化后辐照交联UHMWPE的耐磨性能显著降低,并出现大量的压片状破裂.     

Gamma辐照及加速老化对PE-UHMW/GO 纳米复合材料干摩擦磨损性能的影响

采用超声分散,球磨混合和热压成型制备超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料,并对其进行Gamma辐照和加速老化处理。采用万能材料试验机测试复合材料的压缩强度,采用摩擦磨损试验机测试复合材料的干摩擦磨损性能。结果表明,辐照的PE-UHMW/GO的压缩强度比未辐照的PE-UHMW/GO增加6.109%,辐照+加速老化的PE-UHMW/GO的压缩强度比辐照的PE-UHMW/GO下降14.747%。GO和辐照增加了PE-UHMW的平均摩擦系数,辐照+加速老化的PE-UHMW/GO的平均摩擦系数最大,其值为0.168。添加GO和辐照降低了PE-UHMW的平均磨损率,辐照的PE-UHMW/GO的平均磨损率最低,为1.666×10-4mm3/(N·m);辐照+加速老化增加了PE-UHMW的平均磨损率,GO能抑制PE-UHMW磨损性能降低。辐照与辐照+加速老化的PE-UHMW/GO的磨损形式主要是疲劳磨损,而辐照+加速老化的PE-UHMW的磨损形式主要为磨粒磨损。     

表面硅烷交联改性超高摩尔质量聚乙烯材料的制备及表征

采用紫外光辐照法在超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)材料表面接枝乙烯基烷氧基硅烷,之后进行水解交联,制备了亲水性表面交联UHMWPE材料。研究了该材料制备条件的优化并对其凝胶含量、交联密度和亲水性进行表征。结果表明,引发剂、单体用量的适度增大和紫外辐照时间的适度延长可增加硅烷的接枝量,引发剂质量分数为5.0%、单体体积分数为20%,紫外辐照时间为0.5~1 h时,硅烷接枝效果相对最佳;接枝样品在聚乙二醇水溶液中回流交联,样品凝胶率和交联密度同时获得了大幅提高,可由未改性样品的51.62%和16.07 mol/m~3分别增大到88.00%和58.05 mol/m~3,接近于在二月桂酸二丁基锡催化下热水交联的状况;改性样品的亲水性明显提高,水接触角可由未改性样品的94.8°降到64.0°。     

UHMWPE/炭黑抗静电复合材料的研究

制备了导电炭黑(CB)填充UHMWPE抗静电复合材料。实验结果表明,在经表面固相接枝改性的UHMWPE/CB复合体系中,炭黑渗滤区含量为5%~7%,表面电阻ρs从1014Ω下降到107Ω,较低的炭黑含量确保了复合材料优异的耐磨性;同时扫描电镜(SEM)表征证明炭黑在改性UHMWPE中达到纳米分散,形成双重纳米导电网络结构,这种双重纳米导电结构提高了复合材料的抗静电性能、力学性能和热变形温度。     

溶液法制备的CB/HDPE/UHMWPE复合材料的导电性能

以导电炭黑(CB)为填料,高密度聚乙烯(HDPE)和超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)为基体,通过超声溶液分散法制备了CB/HDPE/UHMWPE复合材料,并研究了CB含量对复合材料体积电阻率和阻-温特性的影响。研究发现,当HDPE∶UHMWPE质量比为7∶3,CB含量在5%左右时,CB/HDPE/UHMWPE复合材料能够形成完善的导电网络,材料具有较好的电性能;材料的体积电阻率随着温度的升高变大,在熔点附近时剧增,且材料的正温度效应(PTC)强度在CB含量大于渗流阈值的范围内,随着CB含量的增加而逐渐减小。通过多次对复合材料进行热循环测试发现CB/HDPE/UHMWPE复合材料具有良好的热稳定性。     

超高相对分子质量聚乙烯表面改性及对天然橡胶性能的影响

以过氧化二苯甲酰对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)进行表面处理,采用傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热仪和热重分析仪进行了表征,并用扫描电镜观察了微观形貌,制备了天然橡胶(NR)/UHMWPE复合材料,研究了改性UHMWPE对NR硫化特性、力学性能及动态力学性能的影响。结果表明,改性后的UHMWPE表面粗糙度增加,熔融温度升高;NR/UHMWPE复合材料的最佳硫化条件为140℃、20 min。随着改性UHMWPE用量的增加,NR/UHMWPE复合材料的邵尔A硬度逐渐增大,拉伸强度逐渐减小。改性UHMWPE与NR基体黏结性较好,改善了复合材料的力学性能和动态力学性能。     

纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物对普通硅酸盐水泥力学性能的影响

氧化石墨烯(GO)在水泥中的分散性较差,限制了其提高水泥基复合材料性能。采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物(GOS),在模拟的水泥孔隙溶液中对比了GO和GOS的分散稳定性;同时,制备了添加纳米片的水泥浆体,研究了GO和GOS对其力学性能的影响。结果表明:GOS在水泥环境中的分散稳定性明显优于GO;与对照组相比,GO/水泥基复合材料的28 d抗折和抗压强度分别提高了20.48%和13.14%,而GOS/水泥基复合材料分别提高了35.42%和23.90%。微观分析表明,GO/水泥基复合材料内部形成花状水化晶体,GOS/水泥基复合材料内部的水化晶体彼此交联,结构致密,降低了水泥脆性,提高了韧性。     

聚亚苯基砜/石墨烯纳米复合材料的制备与性能

论文通过溶液共混法制备了化学共价功能化改性石墨烯片(f GO)掺杂的聚亚苯基砜(PPSU)纳米复合材料(PPSU/f GO)以改善PPSU的力学性能、热性能和电性能。所得材料分别通过红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、力学和电学性能测试表征了化学共价功能化改性对石墨烯的影响,以及f GO的含量对PPSU/f GO纳米复合材料的力学性能、热性能、导电性能及断面形貌的影响。研究结果表明:氧化石墨烯已成功获得功能化改性,其在溶剂中能均匀分散和剥离,厚度约为70 nm左右;加入少量的f GO(如≤1%(wt)时,f GO的分散尺寸较小,在基体中分散较均匀,并与PPSU基体有良好的界面结合,可有效发挥f GO对PPSU的增强增韧作用。PPSU/f GO纳米复合材料有较好的力学性能,其中以1%(wt)的f GO含量为最佳,其纳米复合材料的拉伸强度和抗冲击强度分别为207 MPa和72 k J?m-2,比纯PPSU分别提高了约15%和14%。当f GO含量过高时,f GO分散尺寸增大,与PPSU基体界面作用减弱,导致复合材料拉伸强度和抗冲击性能下降。随着f GO含量的增加,PPSU复合材料耐热稳定性能提高。电性能测试表明,当加入1%(wt)的f GO时,复合材料的电导率提高了近8个数量级,其导电逾渗阀值小于1%(wt)。综合考虑复合材料的力学和电性能,f GO的添加量低于1%(wt)为宜。     

超高分子量聚乙烯纤维液相氧化改性及其橡胶基复合材料制备

为了增强超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与橡胶基体之间的界面粘结强度,采用高锰酸钾溶液对UHMWPE纤维进行表面处理,并将处理后的纤维加入到天然橡胶中制备短切UHMWPE纤维/橡胶复合材料。结果表明,高锰酸钾溶液处理可有效增加纤维表面粗糙度及表面含氧官能团含量,最佳改性工艺条件是:按照m(高锰酸钾)∶m(浓硝酸)=1∶30配置高锰酸钾溶液,在室温下将UHMWPE纤维放入上述溶液中处理1 min。与纯橡胶样品相比,在m(UHMWPE纤维)∶m(天然橡胶)=0~6∶100范围内,随着处理后短纤维质量分数的增加,复合材料的硬度不断增大,最大增加量达到94%;复合材料的撕裂强度先增大后减小,在m(UHMWPE纤维)∶m(天然橡胶)=4∶100时达到最大值,最大增加量达到43%。