超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨损研究(一)

详细内容

1　前言

　　超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种新型工程塑料，1958年由德国科学家发明了UHMWPE的合成方法，到60年代末国外实现了工业化生产。我国正式投产是在70年代末80年代初开始的，它具有耐磨损、耐腐蚀、耐冲击、自润滑、摩擦因数小、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不足：硬度低、强度低、耐热性能差、有蠕变性等，为了弥补这些不足和进一步提高其耐磨性可对其进行填料(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行不同的改性。作者用M-200型摩擦磨损试验机进行了环(45#钢)块摩擦磨损试验研究，并在腐蚀磨损试验机上进行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，M-Ⅱ型，北京助剂二厂生产；
　　● 抗氧剂：北京化工三厂生产；
　　● 偶联剂：硅烷类，南京曙光化工总厂生产；
　　● 超细玻璃微珠：450目，从发电厂粉煤灰筛选(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有限公司(图2)；

图2　碳纤维的形貌(图略)

　　● 聚四氟乙烯：型号7A-J(约200目)，日本三井株式会社生产(图3)；

图3　聚四氟乙烯的形貌(图略)

　　●玻璃纤维：南京化工研究院生产(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

　　● M-200型磨损试验机，宣化材料试验厂生产。

　　● MSH型腐蚀磨损试验机，宣化材料试验机厂生产，转速为低速中的高速(683r/min)。
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，具体工艺为：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80min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8MPa，模具在压力机上加压的同时进行自然冷却，冷却10min～15min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。