改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究.pdf

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1、工程塑料应用2010年，第38卷，第8期改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究罗玉梅周勇梁兵(西南石油大学材料科学与工程学院，成都610500)(高分子材料工程国家重点实验室，四川大学，成都610065)摘要通过添加聚丙烯(PP)和交联聚丙烯(PP．X)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行改性，研究了UHM—WPE及其共混物的摩擦磨损性能。结果表明，在200r／min滑动速度下，当PP或PP—X的质量分数为30％时，UHM—WPE／PP的摩擦因数降至0．13，降幅达38．1％，磨痕宽度降至5．05m

2、m；UHMWPE／PP—X的摩擦因数降到0．12，降幅达42．9％，磨痕宽度则降至4．50mE，UHMWPE／PP—X具有更优异的摩擦磨损性能。负载增大，UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能降低。磨损时间小于60rain，UHMWPE及其共混物的摩擦因数和磨痕宽度变化不大；超过60rain，摩擦因数和磨痕宽度均增大，UHMWPE／PP—X的增幅最小。高速滑动下UHMWPE／PP．X的摩擦磨损性能最高。关键词超高分子量聚乙烯聚丙烯交联共混摩擦磨损为了提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的摩机混合均匀后，

3、在严格控制辊距的双辊开炼机上，擦磨损性能，常采用加入耐磨填料、化学交联_5220~C下经双辊后在平板硫化机上热压(190~C，10等方法对其改性，但加入填料会使难加工的UHM．MPa)15min制成厚度为4mm的板材，再经机械加WPE加工性能更差，自身辐照或过氧化物交联也因工得尺寸为35mE×7ITImx4mm的UHMWPE／PP．残存大分子自由基而影响其使用性能，且加入填料x试样。采用同样的方法制备UHMWPE和UHM．或交联处理均使UHMWPE的冲击强度、断裂伸长WPE／PP试样。率等力学性能明显

4、降低。笔者在之前的研究中采用1．4性能测试实验室自制的交联聚丙烯(PP—X)与UHMWPE、PP摩擦磨损性能按GB／T3960～1983测试。共混，制得UHMWPE／PP／PP．X三元共混物，在力学2结果与讨论性能不变的基础上改善了UHMWPE的摩擦磨损性2．1200r／min滑动速度下UHMWPE共混物的摩能J，然后采用更大交联度的PP—x与UHMWPE共擦磨损性能混制得UHMWPE／PP．X二元共混物，改善UHM—(1)PP或PP—x用量对UHMWPE共混物的摩wPE的力学性能和加工流动性能的同时

5、，降低了擦磨损性能的影响UHMWPE的摩擦因数j。在此基础上笔者进一步图l示出负载300N、磨损时间30min、滑动速研究了UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能。度为200r／min的条件下，PP或PP—X用量对1实验部分UHMWPE的摩擦因数和磨痕宽度的影响。由图11．1主要原材料可知，随着PP或PP—x用量的增加，共混物的摩擦UHMWPE：M—m，平均相对分子质量约为350因数和磨痕宽度先减小后增大。当PP或PP．x的万，北京助剂二厂；质量分数为30％时，UHMWPE／PP的摩擦因数从纯PP：牌号

6、F401，等规均聚型，甘肃兰港石化公UHMWPE的0．21降至0．13，降幅达38．1％；磨痕宽司；0．24n22PP．x：交联度为53．5％，自制。吕吕蓄20＼1．2设备及仪器辎0．16双辊开炼机：SK一160B型，上海橡塑机械厂；鼬O．140．12平板硫化仪：HP一63D型，上海西玛伟力橡塑0．1O机械设备有限公司；PP~PP-X质量分数／％摩擦磨损试验机：MM一200型，上海工业大学-一UHMWPE／PP：o—UHMWPE／PP—X附属工厂。图1PP或PP—x用量对UHMWPE共混物的摩擦磨损性

7、能的影响1．3试样制备将UHMWPE和PP—x及其它助剂经高速混合收稿日期：2010．07—05罗玉梅，等：改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究61度从7．10mm降至5．05mm；而UHMWPE／PP-X的时，两表面接触处于弹塑性状态，真实接触面积随载摩擦因数降至0．12，降幅达42．9％；磨痕宽度则降荷的变化相对较小，摩擦因数随载荷增大而缓慢降至4．50mm。由此可见，UHMWPE／PP—X的摩擦磨低并趋于稳定；当载荷增大到使两表面的接触面积损性能优于UHMWPE／PP。当PP或PP-X的质量与

8、法向载荷成正比时，摩擦因数便与载荷无关。分数大于30％时，共混物的摩擦因数和磨痕宽度都(3)磨损时间对UHMWPE及其共混物摩擦磨增加，表明过多的PP或PP—X会降低UHMWPE的损性能的影响摩擦磨损性能。PP或PP—X对UHMWPE的摩擦磨图3示出负载300N、滑动速度为200r／rain、PP损性能有很大改善，主要是由于PP或PP—X的加入或PP．x质量分数为30％情况下，UHMWPE及其共提高了UHMWPE的硬度和耐热性。混物的摩擦因数和磨痕宽度随