超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨损研究

1、超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨损研究1前言超高分子量聚乙烯(uhpe)是一种新型工程塑料，1958年由德国科学家创造了uhpe的合成方法，到60年代末国外实现了工业化消费。我国正式投产是在70年代末80年代初开场的，它具有耐磨损、耐腐蚀、耐冲击、自光滑、摩擦因数孝耐低温等优良特性。超高分子量聚乙烯虽然有许多优良特性但也有许多缺乏：硬度低、强度低、耐热性能差、有蠕变性等，为了弥补这些缺乏和进一步进步其耐磨性可对其进展填料(超细玻璃微珠、二硫化钼、滑石粉、玻璃纤维、碳纤维、聚四氟乙烯)改性。此外，应根据其应用工矿条件和要求进展不同的改性。作者用-200型摩擦磨损试验机进展了环(45#钢)块摩擦磨损

2、试验研究，并在腐蚀磨损试验机上进展了超高分子量聚乙烯沙浆磨损试验。2实验仪器、设备及原料和添加剂2.1原料和添加剂超高分子量聚乙烯：白色粉末，-型，北京助剂二厂消费；抗氧剂：北京化工三厂消费；偶联剂：硅烷类，南京曙光化工总厂消费；超细玻璃微珠：450目，从发电厂粉煤灰挑选(图1)；图1超细玻璃微珠的形貌(图略)二硫化钼：200目，市售；碳纤维：辽宁锦州斌富隆塑料(图2)；图2碳纤维的形貌(图略)聚四氟乙烯：型号7a-j(约200目)，日本三井株式会社消费(图3)；图3聚四氟乙烯的形貌(图略)玻璃纤维：南京化工研究院消费(见图4)；图4玻璃纤维的形貌滑石粉：200目，市售。2.2实验设备-200

3、型磨损试验机，宣化材料试验厂消费。sh型腐蚀磨损试验机，宣化材料试验机厂消费，转速为低速中的高速(683r/in)。2.3测试仪器称重仪器：湘仪-岛津电子分析天平ael-200，中国长沙湘仪天平仪器厂。2.4试件制备试件毛坯的制备采用烧结压制法，详细工艺为：把配好的原料称重装进喷洒过脱模剂的模具中，然后放进烤箱在195下烘80in后，取出模具放到压力机上加压，压力大小按制品上下端面面积考虑为8pa，模具在压力机上加压的同时进展自然冷却，冷却10in15in即可卸压开模取出制品，就完成了1个试件毛坯的加工过程。试件毛坯通过机加工，加工成试件。3实验3.1环块试验实验采用-200型磨损试验机，为了

4、加载更准确，把弹簧加载装置改为杠杆加载，杠杆的力臂之比为31，如图5所示。实验分为油光滑和无油光滑两种。无油光滑时测试摩擦因数和磨损量；油光滑(普通机油滴油光滑)时，由于磨损量太小因此只测试摩擦因数。图5磨损试验机加载装置原理图(图略)1.塑料试件2.钢圆环3.支撑座4.销轴5.加载杆6.弹簧7.加载载荷试件在试验、称重之前要先清洗，清洗剂用丙酮，清洗装置为无锡超声电子设备厂消费的h66005超声清洗器。清洗时间一般由试件的大小和脏污程度而定。本实验清洗时间为15in。磨损量的测试按gb3960-88?塑料滑动摩擦磨损试验方法?进展，为环块试验，环为45#钢，粗糙度0.8，块为塑料，试件载荷为

5、200n，环的转速为200r/in，运转时间10in(由于测试时间长时，塑料发热出现外表熔化现象，所以运转时间选为10in)。3.2沙浆磨损实验沙浆磨损实验在宣化材料试验机厂消费的sh型腐蚀磨损试验机上进展。图6是试验装置的原理图。速度为低速中的高速(683r/in)。石英沙40目70目，北京市房山三八石英厂消费。沙、水的比例(体积比)为14(水为自来水)。试件几何尺寸和外表光洁度尽量一致，一次可测试4个试件。图6沙浆磨损实验的试验装置原理图(图略)1.沙浆容器2.试件3.上工作台4.皮带轮5.皮带6.导向柱7.皮带轮8.电动机9.底座4实验结果与分析图7是环块磨损试验时添加剂比例与磨损量的关

6、系，可以看出添加剂比例小时，随着添加剂比例的增加磨损量明显降低，当添加剂比例大于20%时，磨损量降低缓慢，个别出现磨损量增大现象。图7环块磨损时添加剂比例与磨损量的关系(图略)玻璃微珠玻璃纤维碳纤维聚四氟乙烯*滑石粉图8是在腐蚀磨损试验机进展的沙浆磨损时添加剂的比例与磨损量的关系曲线。相对磨损率是指磨损量与磨损前的质量之比，可以看出：磨损量随着添加剂比例的增加反而增大，出现了和环块磨损时不同的现象。这说明摩擦磨损是与工矿条件亲密相关的，受工矿条件的影响极大，同一种材料在不同条件下磨损情况完全不同，也说明摩擦磨损是很复杂和难以确定的。图8沙浆磨损时添加剂比例与磨损量的关系(图略)玻璃微珠玻璃纤维碳纤维聚四氟乙烯*滑石粉图9是环块试验时不同添加剂和不同比例与摩擦因数之间的关系曲线。可以看出：添加玻璃纤维和滑石粉对摩擦因数影响较大，使摩擦因数增大；添加玻璃微珠和碳纤维对摩擦因数几乎没有影响，添加聚四氟乙烯可降低摩擦因数。图9环块试验时添加剂比例与摩擦因数之间的关系(图略)玻璃微珠玻璃纤维碳纤维聚四氟乙烯*滑石粉5结论(1)环块磨损时随着添加剂比例增加磨损量减小；(2)沙浆磨损时随着添加剂比例增加磨损量增加；(3)添加玻璃纤维和滑石粉使摩擦因数增大；(4)添加碳纤维和玻璃微珠对摩擦因数几乎无影响；(5)添加聚四氟乙烯可使摩擦因数减小