超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨損研究

1、文章來(lái)源 畢業(yè)論文網(wǎng) 超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨損研究文章來(lái)源 畢業(yè)論文網(wǎng) 1前言超高分子量聚乙烯(uhmwpe)是一種新型工程塑料，1958年由德國(guó)科學(xué)家發(fā)明了uhmwpe的合成方法，到60年代末國(guó)外實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)正式投產(chǎn)是在70年代末80年代初開(kāi)始的，它具有耐磨損、耐腐蝕、耐沖擊、自潤(rùn)滑、摩擦因數(shù)小、耐低溫等優(yōu)良特性。超高分子量聚乙烯雖然有許多優(yōu)良特性但也有許多不足：硬度低、強(qiáng)度低、耐熱性能差、有蠕變性等，為了彌補(bǔ)這些不足和進(jìn)一步提高其耐磨性可對(duì)其進(jìn)行填料(超細(xì)玻璃微珠、二硫化鉬、滑石粉、玻璃纖維、碳纖維、聚四氟乙烯)改性。此外，應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用工礦條件和要求進(jìn)行不同的改性。作者用

2、m-200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了環(huán)(45#鋼)塊摩擦磨損試驗(yàn)研究，并在腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了超高分子量聚乙烯沙漿磨損試驗(yàn)。2實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及原料和添加劑2.1原料和添加劑 超高分子量聚乙烯：白色粉末，m-型，北京助劑二廠生產(chǎn)； 抗氧劑：北京化工三廠生產(chǎn)； 偶聯(lián)劑：硅烷類(lèi)，南京曙光化工總廠生產(chǎn)； 超細(xì)玻璃微珠：450目，從發(fā)電廠粉煤灰篩選(圖1)；圖1超細(xì)玻璃微珠的形貌(圖略)二硫化鉬：200目，市售； 碳纖維：遼寧錦州斌富隆塑料有限公司(圖2)；圖2碳纖維的形貌(圖略) 聚四氟乙烯：型號(hào)7a-j(約200目)，日本三井株式會(huì)社生產(chǎn)(圖3)；圖3聚四氟乙烯的形貌(圖略)玻璃纖維：南京化工研究院生

3、產(chǎn)(見(jiàn)圖4)；圖4玻璃纖維的形貌 滑石粉：200目，市售。2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 m-200型磨損試驗(yàn)機(jī)，宣化材料試驗(yàn)廠生產(chǎn)。 msh型腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)，宣化材料試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)，轉(zhuǎn)速為低速中的高速(683r/min)。2.3測(cè)試儀器稱(chēng)重儀器：湘儀-島津電子分析天平ael-200，中國(guó)長(zhǎng)沙湘儀天平儀器廠。2.4試件制備試件毛坯的制備采用燒結(jié)壓制法，具體工藝為：把配好的原料稱(chēng)重裝進(jìn)噴灑過(guò)脫模劑的模具中，然后放進(jìn)烤箱在195下烘80min后，取出模具放到壓力機(jī)上加壓，壓力大小按制品上下端面面積考慮為8mpa，模具在壓力機(jī)上加壓的同時(shí)進(jìn)行自然冷卻，冷卻10min15min即可卸壓開(kāi)模取出制品，就完成了1個(gè)試件毛坯

4、的加工過(guò)程。試件毛坯通過(guò)機(jī)加工，加工成試件。3實(shí)驗(yàn)3.1環(huán)塊試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)采用m-200型磨損試驗(yàn)機(jī)，為了加載更準(zhǔn)確，把彈簧加載裝置改為杠桿加載，杠桿的力臂之比為31，如圖5所示。實(shí)驗(yàn)分為油潤(rùn)滑和無(wú)油潤(rùn)滑兩種。無(wú)油潤(rùn)滑時(shí)測(cè)試摩擦因數(shù)和磨損量；油潤(rùn)滑(普通機(jī)油滴油潤(rùn)滑)時(shí)，由于磨損量太小因此只測(cè)試摩擦因數(shù)。圖5磨損試驗(yàn)機(jī)加載裝置原理圖(圖略)1.塑料試件2.鋼圓環(huán)3.支撐座4.銷(xiāo)軸5.加載桿6.彈簧7.加載載荷試件在試驗(yàn)、稱(chēng)重之前要先清洗，清洗劑用丙酮，清洗裝置為無(wú)錫超聲電子設(shè)備廠生產(chǎn)的h66005超聲清洗器。清洗時(shí)間一般由試件的大小和臟污程度而定。本實(shí)驗(yàn)清洗時(shí)間為15min。磨損量的測(cè)試按gb 39

5、60-88塑料滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)方法進(jìn)行，為環(huán)塊試驗(yàn)，環(huán)為45#鋼，粗糙度0.8，塊為塑料，試件載荷為200n，環(huán)的轉(zhuǎn)速為200r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間10min(由于測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，塑料發(fā)熱出現(xiàn)表面熔化現(xiàn)象，所以運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間選為10min)。3.2沙漿磨損實(shí)驗(yàn)沙漿磨損實(shí)驗(yàn)在宣化材料試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)的msh型腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。圖6是試驗(yàn)裝置的原理圖。速度為低速中的高速(683r/min)。石英沙40目70目，北京市房山三八石英廠生產(chǎn)。沙、水的比例(體積比)為14(水為自來(lái)水)。試件幾何尺寸和表面光潔度盡量一致，一次可測(cè)試4個(gè)試件。圖6沙漿磨損實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)裝置原理圖(圖略)1.沙漿容器2.試件3.上工作臺(tái)4.

6、皮帶輪5.皮帶6.導(dǎo)向柱7.皮帶輪8.電動(dòng)機(jī)9.底座4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析圖7是環(huán)塊磨損試驗(yàn)時(shí)添加劑比例與磨損量的關(guān)系，可以看出添加劑比例小時(shí)，隨著添加劑比例的增加磨損量明顯降低，當(dāng)添加劑比例大于20%時(shí)，磨損量降低緩慢，個(gè)別出現(xiàn)磨損量增大現(xiàn)象。圖7環(huán)塊磨損時(shí)添加劑比例與磨損量的關(guān)系(圖略) 玻璃微珠 玻璃纖維 碳纖維× 聚四氟乙烯*滑石粉圖8是在腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行的沙漿磨損時(shí)添加劑的比例與磨損量的關(guān)系曲線。相對(duì)磨損率是指磨損量與磨損前的質(zhì)量之比，可以看出：磨損量隨著添加劑比例的增加反而增大，出現(xiàn)了和環(huán)塊磨損時(shí)不同的現(xiàn)象。這說(shuō)明摩擦磨損是與工礦條件密切相關(guān)的，受工礦條件的影響極大，同一種

7、材料在不同條件下磨損情況完全不同，也說(shuō)明摩擦磨損是很復(fù)雜和難以確定的。圖8沙漿磨損時(shí)添加劑比例與磨損量的關(guān)系(圖略) 玻璃微珠 玻璃纖維 碳纖維× 聚四氟乙烯*滑石粉圖9是環(huán)塊試驗(yàn)時(shí)不同添加劑和不同比例與摩擦因數(shù)之間的關(guān)系曲線?？梢钥闯觯禾砑硬ＡЮw維和滑石粉對(duì)摩擦因數(shù)影響較大，使摩擦因數(shù)增大；添加玻璃微珠和碳纖維對(duì)摩擦因數(shù)幾乎沒(méi)有影響，添加聚四氟乙烯可降低摩擦因數(shù)。圖9環(huán)塊試驗(yàn)時(shí)添加劑比例與摩擦因數(shù)之間的關(guān)系(圖略)玻璃微珠 玻璃纖維 碳纖維× 聚四氟乙烯*滑石粉5結(jié)論(1)環(huán)塊磨損時(shí)隨著添加劑比例增加磨損量減小；(2)沙漿磨損時(shí)隨著添加劑比例增加磨損量增加；(3)添加玻璃纖維和滑石粉使摩擦因數(shù)增大；(4)添加碳纖維和玻璃微珠對(duì)摩擦因數(shù)幾乎無(wú)影響；(5)添加聚四氟乙烯可使摩擦