編號(hào)：NMJS09310
篇名：改性α-磷酸鋯/超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備及摩擦磨損性能
作者：王紅兵 周陽(yáng)升 郭煜晨 藍(lán)建勇 葉小利 唐梓健 李小磊
關(guān)鍵詞： 超高分子量聚乙烯 磷酸鋯 摩擦系數(shù) 磨損率 復(fù)合材料
機(jī)構(gòu)： 季華實(shí)驗(yàn)室超滑工程中心 華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院
摘要： 超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)是一種力學(xué)性能優(yōu)良的自潤(rùn)滑高分子材料,但其耐磨粒磨損較差,磨損率大。采用改性二維α-磷酸鋯(α-ZrP)填充以期改善PE-UHMW復(fù)合材料的摩擦磨損性能。首先采用三羥甲基氨基甲烷對(duì)α-ZrP進(jìn)行插層剝離,然后用乙烯基三乙氧基硅烷對(duì)α-ZrP進(jìn)行表面接枝修飾改性,以提高α-ZrP與PE-UHMW基體間的界面相互作用,。對(duì)改性前后的α-ZrP進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明α-ZrP表面接枝修飾成功并制備出改性α-ZrP(G-ZrP)。測(cè)試了不同G-ZrP含量的G-ZrP/PE-UHMW復(fù)合材料試樣的摩擦磨損性能,。結(jié)果表明,G-ZrP與PE-UHMW基體之間形成錨定黏結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)G-ZrP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí),G-ZrP/PE-UHMW復(fù)合材料試樣的摩擦系數(shù)和磨損率分別為0.1720和3.594×10-6 mm3/(N·m),分別比純PE-UHMW試樣降低約9.0%和47.1%;磨痕深度為2μm左右,磨痕最淺,相比純PE-UHMW樣品(磨痕深度8μm左右)減少了約75%,。在復(fù)合材料的摩擦過(guò)程中,G-ZrP在摩擦表面積聚產(chǎn)生了良好的自潤(rùn)滑介層作用,不僅有助于降低摩擦副間的直接接觸,還能通過(guò)層間滑動(dòng)降低摩擦系數(shù),。同時(shí),表面乙烯基三乙氧基硅烷分子鏈之間的氫鍵作用以及與PE-UHMW分子鏈之間的錨定黏結(jié)結(jié)構(gòu),有助于滑動(dòng)摩擦過(guò)程中的載荷轉(zhuǎn)換,又能降低復(fù)合材料摩擦表面的變形和撕裂,減少了復(fù)合材料的磨損量,有效地改善PE-UHMW的摩擦磨損性能。
