功能化改性UHMWPE的摩擦學行為.pdf

1、本課題針對超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料在摩擦學應用領域存在的缺陷設計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UHMWPE基體當中，制得了功能化UHMWPE基復合材料；測試了各復合材料在不同試驗條件下的摩擦學性能并分析了其對應的摩擦磨損機理，最后對摩擦試驗中的溫度場分布進行了探索。主要研究內(nèi)容及結論如下：
　　(1)采用原位聚合法制備了石蠟相變微膠囊，通過正交實驗方法對微膠囊合成過程中的參數(shù)進行

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，預聚體的滴加速率保持2ml/min。通過微結構表征，結果表明，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/石蠟復合相變填料，借助掃描電子顯微鏡對其微觀形貌進行了表征，確認了膨脹石墨孔道結構對石蠟的吸附機理，設計實驗測試了該復合物的儲（放）熱性能，結果表明，所制得的膨

3、脹石墨/石蠟具備較高的導熱性和穩(wěn)定性。
　　(2)設計裝配了模壓成型機，并圍繞UHMWPE材料的成型工藝進行了探索，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復合材料。
　　(3)選用MM-200型摩擦磨損試驗機測試了復合材料在室溫干摩擦條件下的摩擦學性能，結果表明：
　　低速試驗條件下，適當比例的石

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。
　　高速試驗條件下，適當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

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)考察了復合材料在摩擦進程中的穩(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中 UHMWPE材料摩擦界面處的溫度分布進行探索，對比了實測溫度值、解析溫度值和計算機模擬溫度值的差異，揭