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超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,简称UHMWPE)是一种热塑性工程塑料,具有优异的物理和机械性能,但是,纯UHMWPE的抗磨粒磨损性能较差,限制了它的应用,为了改善其缺点,本研究采用交联剂和纳米粒子协同改性UHMWPE,制备出性能优异的复合材料。 利用过氧化二叔丁基(DTBP)和乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)分别交联改性UHMWPE,以及两种改性纳米粒子(nano-kaolin和nano-SiO2)填充UHMWPE,通过模压成型制备出UHMWPE复合材料,并对其进行拉伸性能和摩擦磨损性能以及微观结构进行了研究。借助热失重(TG)、差示扫描量热法(DSC)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行表征。 摩擦磨损实验结果表明:(1)随着滑动速度的增加,UHMWPE及化学交联的UHMWPE材料的摩擦系数和比磨损率也逐渐增大;(2)两种交联剂均能提高UHMWPE的耐磨性,0.4％-0.45wt.%A-151交联UHMWPE耐磨性最好,比纯UHMWPE的提高了约82.04%;(3)0.4wt.%A-151交联3wt.%nano-kaolin/UHMWPE复合材料的摩擦系数最小,耐磨性比纯UHMWPE提高了75.1%,比未交联的提高了39.2%。(4)0.4wt.%A-151交联4wt.%nano-SiO2/UHMWPE的摩擦系数为0.152,磨损率下降66.7%;(5)复合纳米粒子共混填充UHMWPE基复合材料的摩擦磨损性能改性效果明显优于单一纳米粒子填充时的改性效果,在二元粒子改性中,2wt.%nano-SiO2/3wt.%nano-kaolin/UHMWPE复合材料表现出了较好的耐磨性,比纯UHMWPE提高了71.3%,比3wt.%nano-kaolin/ UHMWPE提高了54%,而化学交联2%nano-SiO2/3%nano-kaolin/UHMWPE的耐磨性比纯UHMWPE提高75.8%。 拉伸实验结果表明:(1)化学交联对UHMWPE的抗拉强度影响不大,但对断裂伸长率的影响较明显,A-151和DTBP都是含量为0.2%-0.4%时效果最佳;(2)未交联的纳米粒子/UHMWPE的抗拉强度有所提高,但断裂伸长率下降明显,化学交联后复合材料的抗拉强度没有明显变化但断裂伸长率有所改善;(3)混合填充对UHMWPE基复合材料的抗拉强度影响不大,但明显降低材料的断裂伸长率。 TG和DSC结果表明化学交联和纳米粒子填充对UHMWPE的热稳定性几乎没有影响,但改变了UHMWPE的结晶度。