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本课题采用转矩流变仪熔融共混制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/尼龙6(PA6)共混物。通过傅立叶红外光谱(FTIR)分析、力学性能测试、熔体流动速率测试(MFR)、差示扫描量热分析(DSC)、动态热机械分析(DMA)、摩擦磨损测定、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了共混物的力学性能、相容性、熔体流动速率、摩擦磨损性能、微观结构形态以及流变行为等。通过干法、湿法制备了 UHMWPE/碳化硅(SiC)复合材料,采用热重分析(TGA)、SEM、摩擦磨损测定等表征手段,研究了两种方法制备的复合材料中 SiC粒子在 UHMWPE基体中的分散情况,以及两种制备方法对复合材料的摩擦磨损、力学性能、微观形态等影响。主要研究内容及结果如下: 1.通过固相接枝法制备了 UHMWPE-g-MAH,结果表明当二甲苯、BPO及MAH的质量分别为UHMWPE质量的10%,1.2%,3%,反应温度为100℃,反应时间为4h时,UHMWPE-g-MAH的接枝率达到相对最大值,可达1.53%。UHMWPE接枝MAH后,晶型未发生变化,UHMWPE的熔点及熔融焓随接枝率的增大而降低,力学性能也随之下降,而结晶温度随接枝率的增大而升高。 2.通过熔融共混法制备了UHMWPE/PA6共混物,UHMWPE与PA6两相的相容性差,相界面清晰,PA6的加入,降低了共混物的力学性能,但提高了其流动性能,共混物的复数粘度降低。随着PA6用量的增加,共混物的耐磨性能变差,共混物的摩擦系数以及磨损率也随之增大。PA6对UHMWPE熔融结晶行为影响不大,随着PA6用量的增加,共混物中PA6组分的结晶温度升高,结晶度增大,抗氧剂的加入提高了共混物的抗氧化降解性能。 3.比较三种相容剂对 UHMWPE/PA6共混物力学性能的影响,当HDPE-g-MAH用量为10%时,共混物的拉伸强度提高了25%。相比于其他两种相容剂,HDPE-g-MAH对共混物的熔体流动速率影响最大,降低了共混物的熔体流动速率,提高了UHMWPE与PA6分子间的相互作用;共混物的摩擦系数随 HDPE-g-MAH用量增加而降低,当 HDPE-g-MAH的用量为20%时,共混物的磨损率最低,其磨损率只有未添加HDPE-g-MAH共混物的30%。随着HDPE-g-MAH用量的增加,共混物中 UHMWPE组分的熔点略有降低,结晶温度基本不变,共混物中 PA6组分的熔点与结晶温度均呈下降的趋势,结晶度下降之后趋于稳定。同一条件下,随着 HDPE-g-MAH用量的增加,共混物的储能模量增大,UHMWPE与PA6两相的玻璃化转变温度彼此靠近,提高了共混物的相容性。 4.UHMWPE/SiC复合材料与纯UHMWPE相比,稳态摩擦系数、磨损率均降低,改善了UHMWPE的耐磨性能。湿法制备的UHMWPE/SiC复合材料的力学性能优于干法,同时降低了UHMWPE/SiC复合材料的线膨胀系数。湿法制备的复合材料,SiC粒子在UHMWPE基体中分散均匀,团聚现象得到较好的改善。湿法制备的UHMWPE/SiC复合材料的稳态摩擦系数与磨损率均最低,由磨痕表面的SEM图像也可以看出湿法制备的复合材料改善了UHMWPE粘着磨损、磨粒磨损。