納米粒子填充化學交聯(lián)UHMWPE復合材料的制備及性能研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,簡稱UHMWPE)是一種熱塑性工程塑料,具有優(yōu)異的物理和機械性能,但是,純UHMWPE的抗磨粒磨損性能較差,限制了它的應用,為了改善其缺點,本研究采用交聯(lián)劑和納米粒子協(xié)同改性UHMWPE,制備出性能優(yōu)異的復合材料。
　　利用過氧化二叔丁基(DTBP)和乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)分別交聯(lián)改性UHMWPE,以及兩種改性納米粒子(n

2、ano-kaolin和nano-SiO2)填充UHMWPE,通過模壓成型制備出UHMWPE復合材料,并對其進行拉伸性能和摩擦磨損性能以及微觀結構進行了研究。借助熱失重(TG)、差示掃描量熱法(DSC)、紅外光譜(FTIR)和掃描電子顯微鏡(SEM)對復合材料進行表征。
　　摩擦磨損實驗結果表明:(1)隨著滑動速度的增加,UHMWPE及化學交聯(lián)的UHMWPE材料的摩擦系數(shù)和比磨損率也逐漸增大;(2)兩種交聯(lián)劑均能提高UHMWPE的耐

3、磨性,0.4％-0.45wt.%A-151交聯(lián)UHMWPE耐磨性最好,比純UHMWPE的提高了約82.04%;(3)0.4wt.%A-151交聯(lián)3wt.%nano-kaolin/UHMWPE復合材料的摩擦系數(shù)最小,耐磨性比純UHMWPE提高了75.1%,比未交聯(lián)的提高了39.2%。(4)0.4wt.%A-151交聯(lián)4wt.%nano-SiO2/UHMWPE的摩擦系數(shù)為0.152,磨損率下降66.7%;(5)復合納米粒子共混填充UHMWP

4、E基復合材料的摩擦磨損性能改性效果明顯優(yōu)于單一納米粒子填充時的改性效果,在二元粒子改性中,2wt.%nano-SiO2/3wt.%nano-kaolin/UHMWPE復合材料表現(xiàn)出了較好的耐磨性,比純UHMWPE提高了71.3%,比3wt.%nano-kaolin/ UHMWPE提高了54%,而化學交聯(lián)2%nano-SiO2/3%nano-kaolin/UHMWPE的耐磨性比純UHMWPE提高75.8%。
　　拉伸實驗結果表明:(

5、1)化學交聯(lián)對UHMWPE的抗拉強度影響不大,但對斷裂伸長率的影響較明顯,A-151和DTBP都是含量為0.2%-0.4%時效果最佳;(2)未交聯(lián)的納米粒子/UHMWPE的抗拉強度有所提高,但斷裂伸長率下降明顯,化學交聯(lián)后復合材料的抗拉強度沒有明顯變化但斷裂伸長率有所改善;(3)混合填充對UHMWPE基復合材料的抗拉強度影響不大,但明顯降低材料的斷裂伸長率。
　　TG和DSC結果表明化學交聯(lián)和納米粒子填充對UHMWPE的熱穩(wěn)定性幾