超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨损研究的论文

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1、超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨损研究的论文1　前言　　超高分子量聚乙烯(uhm-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，

2、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-

3、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。3　实验3.1　环块试验　　实验采用m-200型磨损试验机，为了加载更准确，把弹簧加载装置改为杠杆加载，杠杆的

4、力臂之比为3∶1，如图5所示。实验分为油润滑和无油润滑两种。无油润滑时测试摩擦因数和磨损量；油润滑(普通机油滴油润滑)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生产的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15min。　　磨损量的测试按gb3960-88《塑料滑动摩擦磨损试

5、验方法》进行，为环块试验，环为45#钢，粗糙度0.8，块为塑料，试件载荷为200n，环的转速为200r/min，运转时间10min(由于测试时间长时，塑料发热出现表面熔化现象，所以运转时间选为10min)。3.2　沙浆磨损实验　　沙浆磨损实验在宣化材料试验机厂生产的msh型腐蚀磨损试验机上进行。图6是试验装置的原理图。速度为低速中的高速(683r/min)。石英沙40目～70目，北京市房山三八石英厂生产。沙、水的比例(体积比)为1∶4(水为自来水)。试件几何尺寸和表面光洁度尽量一致，一次可测试4个试

6、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行的沙浆磨损时添加剂的比例与磨损

7、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密切相关的，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

8、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；　　(6)从综合性能和价格考虑添加玻璃微珠最