UHMWPE/纳米SiO2复合弹性材料的摩擦磨损性能研究

以纳米SiO2作为填料制备UHMWPE/纳米SiO2复合材料,采用MRH-5A型摩擦磨损试验机研究纳米含量与裁荷等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响;利用扫描电子显微镜观察复合材料磨损表面形貌并分析其磨损机理.结果表明,填充纳米SiO2,UHMWPE的摩擦系数减小约40%;SiO2含量为10%左右时,复合材料的摩擦系数最小,磨损性能最好;随着裁荷的增大,复合材料的摩擦系数随之增大,尔后趋于平稳;复合材料磨损量随着载荷的增大而增加;摩擦过程中存在短暂的摩擦跑合期.纯UHM-WPE的磨损机理是粘附,而复合材料的磨损机理主要表现为疲劳剥层.     

UHMWPE/纳米SiO2弹性复合材料的粒子流冲蚀特性研究

采用热压工艺制备了UHMWPE/纳米SiO2弹性复合材料,实验考察了弹性复合材料的冲蚀特性,分析了UHMWPE/SiO2纳米复合材料的冲蚀磨损机理。结果表明：纳米SiO2含量为10%左右时,弹性复合材料的抗冲蚀性能最好,射流冲击角在30°左右时,冲蚀率达到峰值;冲蚀率与射流速度呈指数变化关系, 纳米SiO2含量为10%时,复合材料的冲蚀速度指数n为2.03;水流含沙浓度达到1.92kg/m3以后,材料冲蚀率随含沙浓度的增长趋势开始变得平缓;冲蚀率随沙粒粒径的增大而增大;纳米SiO2含量为10%左右时,弹性复合材料的冲蚀率较纯UHMEPE降低了30%,只有45#钢的1/16。UHMWPE/纳米SiO2弹性合材料的冲蚀机理主要是犁削和唇片的断裂。     

纤维增强纳米SiO2复合隔热材料的力学性能研究

采用干法成型工艺制备了纤维增强纳米SiO2复合隔热材料,考察了成型压力和纤维长度对复合材料力学性能的影响。结果表明,成型压力越大,复合材料承受压力载荷的能力越强,纤维表面致密的纳米级颗粒覆层对纤维起到的保护和应力缓冲作用越强,抗折强度越高。增强纤维长度对抗压强度影响不大,纤维越长,抗折强度越高,但当纤维过长时会因分散困难而导致抗折强度下降,故适宜的纤维长度为5mm。此外,采用等效包容体理论建立了纤维增强复合材料细观力学分析模型,并对纤维增强机理进行了深入分析和探讨。     

纳米ZnO和SiO2共混填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损行为

以纳米ZnO和纳米SiO2作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-SiO2复合填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料;采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了复合材料在干摩擦条件下与45#钢配副时的摩擦磨损行为;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明,适量的纳米ZnO-SiO2作为复合填料可有效地改善UHMWPE的摩擦磨损性能,其中填充2%ZnO 2%SiO2的UHMWPE基复合材料改性效果最为明显。与纯UHMWPE材料相比,其磨损率下降了84.7%。纯UHMWPE的磨损机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而不同含量的无机纳米微粒共混填充UHMWPE基复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损、犁沟效应和塑性变形特征。     

聚乳酸/纳米SiO2复合纤维的制备及力学性能

首先用硅烷偶联剂(GPS)对纳米SiO2进行接枝改性,利用粒径分析仪、FTIR和沉降实验对改性前后纳米SiO2的粒径大小、结构和溶剂稳定性的变化进行了表征;然后将改性前后的纳米SiO2分别与聚乳酸(PLA)在双螺杆挤出机中熔融混合,利用牵伸卷绕装置制备了PLA/SiO2和PLA/M-SiO2(改性后SiO2)复合纤维。利用视频显微镜和单纱强力仪研究了不同纳米SiO2含量对PLA/SiO2和PLA/M-SiO2复合纤维结构形貌和力学性能的影响,以及不同牵伸倍数对PLA/M-SiO2复合纤维结构形貌和力学性能的影响。结果表明M-SiO2粒径明显减小,且硅烷偶联剂结构中的有机官能团与SiO2表面硅羟基发生反应,减少了其表面Si-OH的量,使得M-SiO2表现出良好的溶剂稳定性和分散性;PLA/M-SiO2复合纤维的力学性能较PLA/SiO2复合纤维得到了明显的改善;当改性纳米SiO2含量为1%时复合纤维强度最好;当牵伸倍数为3时复合纤维强度最好。     

Ni/SiO2纳米复合涂层的结构与光学性质研究

采用射频磁控溅射方法制备Ni/SiO2纳米复合涂层,获得了镍成分为7.25%(at)(LNi)、13.96%(at)(MNi)、19.20%(at)(HNi)3种复合涂层,研究了该复合涂层的组织结构与光学性质.结果表明LNi纳米复合涂层的晶粒尺寸为10～15nm,随着镍含量提高,涂层的晶粒尺寸增大,纳米Ni颗粒的形状发生变化;LNi复合涂层在300～350nm存在显著的光吸收,随着晶粒尺寸增大,光吸收边发生显著的红移.     

HAP/UHMWPE对称分布复合功能生物材料的研究

通过自制模具获得羟基磷灰石(HAP)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合功能材料,在此基础上通过层叠法获得5层HAP含量不同的对称分布的功能材料,HAP含量(体积分数)按40%→20%→0%→20%→40%呈对称分布.通过SEM、X射线、DSC以及力学测试,分析了复合材料的微观结构和力学性能.在此基础上通过SEM-EDX分析了5层对称分布复合材料的微观结构和元素含量.结果表明,随着HAP加入量的增加,复合材料的拉伸强度和抗弯强度均下降,而弹性模量随体积比增加而增加.UHMWPE通过其超长分子链获得网状结构,起着骨架作用,而HAP被包裹在UHMWPE超长细链形成的层层网状结构之中, HAP和UHMWPE之间只是机械混合在一起.5层HAP/UHMWPE复合材料的层与层之间界面清晰但紧密连接在一起,而HAP含量在界面并没有形成梯度变化.     

SiO2/聚合物纳米复合乳液的合成研究进展

从合成SiO2/聚合物纳米复合乳液的常用SiO2原料、合成机理和制备方法等方面综述了国内外最新的研究进展,最后介绍了SiO2/聚合物纳米复合乳液在涂料、粘接剂、塑料改性等领域的应用,并对今后的研究重点和发展方向作了展望。     

PET/SiO2纳米复合纤维的力学性能和微观结构

考察了纳米SiO2对PET纤维力学性能的影响,并采用WAXD、FT-IR、DSC、双折射等手段对纤维的微观结构进行了表征。研究表明,纳米SiO2的加入提高了PET纤维的力学性能,且PET/SiO2纳米复合纤维在结晶度略有降低的情况下,非晶区取向度明显提高。非晶区取向度的提高是PET/SiO2纤维力学性能提高的根本原因。     

改性纳米SiO2/环氧树脂涂料的制备及其性能

为提高纳米SiO2在环氧树脂中的分散程度,充分发挥纳米SiO2的力学性能和耐热性,采用乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸对纳米SiO2表面进行接枝改性,利用红外光谱对改性纳米SiO2的结构进行了表征;将改性纳米SiO2添加到环氧树脂中混合固化,得到改性纳米SiO2/环氧树脂复合涂料(SAE),并通过附着力、吸水率、电化学试验等方法对SAE涂层的耐蚀性能进行了评价。结果表明:改性后的纳米SiO2出现新的吸收峰;SAE具有附着力高、抗渗透性强、极化电流小等优良的耐腐蚀性能。     

UHMWPE纤维/碳纤维混杂复合材料性能研究

用层内及层间混杂方式制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维/碳纤维混杂复合材料,对复合材料的力学性能、动态力学性能(DMA)及微观形貌(SEM)进行了分析比较.结果表明,层内混杂复合材料的综合性能好于层间混杂复合材料,层内混杂复合材料的冲击强度在UHMWPE纤维相对于碳纤维质量分数为43%时有最大值423.3kJ/m2,层内混杂复合材料的贮能模量(E')、损耗因子(tanδ)和损耗模量(E')明显地向高温方向移动,混杂复合材料的玻璃化温度(Tg)及模量分别比UHMWPE复合材料提高了2倍和3倍.     

超拉伸UHMWPE纤维的超分子结构变化

用WAXD、DSC、SAXS及拉曼光谱等测试手段,研究了拉伸过程中UHMWPE纤维的超分子结构变化。结果表明,随拉伸的进行,纤维非晶区中分子链逐渐参与了结晶,超分子结构逐渐变得紧密规整,其SAXS强度逐渐减弱;纤维结晶度及熔融峰温随拉伸倍数的增加而增大,并逐渐趋于平衡,高倍拉伸后纤维WAXD结晶度为67．5％,DSC结晶度为96．1％,熔点为155．4℃;纤维横向晶粒平均尺寸随拉伸倍数的增加而变小,并逐渐趋于平衡,而纤维轴向晶粒尺寸随拉伸倍数的增加而变大,高倍拉伸后纤维结晶长周期为50nm左右。     

滑动方式下辐射交联超高分子量聚乙烯的生物摩擦学研究

采用热压固化成型法制得了尺寸范围在9～50μm、密度为0.9413g/cm3、相对分子量为6×106的粉末状超高分子量聚乙烯(UHMWPE)颗粒;并用γ射线平面静止辐照方法,分别用120kGy、250kGy和500kGy剂量辐照样品,辐照剂量率为5kGy/h.采用UMT-Ⅱ多功能摩擦试验机考察了不同辐射剂量下交联UHMWPE的生物摩擦学性能,采用电子扫描电镜(SEM)分析了磨损表面形貌并讨论了其磨损机理.结果表明,辐射剂量为120kGy的UHMWPE磨损率最小,随着辐射剂量的增加,摩擦系数逐渐增大,辐射交联后UHMWPE的摩擦磨损性能均优越于未辐射UHMWPE的摩擦磨损性能.     

In vitro calcification of UHMWPE/PU composite membrane

Polyurethane composite made from biaxially drawn ultrahigh molecular weight polyethylene (BDUHMWPE) is likely an alternative for polyurethane currently being plagued for medical applications. In this study, an in vitro calcification protocol was used to determine the relative resistance to calcification of the composite membranes. The results demonstrated that the composite membranes were susceptible to extrinsic calcification that was closely related to the matrix polyurethane material used. The calcification of the composite was different from that of the solution cast polyurethane membranes. The incorporation of hydrophobic reinforcement BDUHMWPE effectively postponed the calcification. The differences of calcification between composite and polyurethane were greatly due to the differences in surface structures and properties of the as-cast polyurethane.     

紫外光辐照交联对超高相对分子质量聚乙烯纤维结构和性能的影响

在光敏剂和交联剂存在下，用紫外光进行辐照引发对超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）纤维进行交联改性。从纤维凝胶含量、力学性能、耐热性、蠕变性、粘结性能、结外光谱及扫描电镜（SEM）等测试分析得知，UHMWPE纤维的性能和结构发生了重要变化，其耐热性和抗蠕变性能有了明显的提高，纤维的表面粘结性能得到了改善，同时，UHMWPE纤维保持了原丝的优异的力学性能。     

聚乙烯/粘土纳米复合材料:制备方法与性能

综述了聚乙烯/粘土纳米复合材料的制备方法及性能.熔融混合和原位聚合两种方法可用以制备插层或剥离态的纳米复合材料.粘土物质在聚乙烯基体中的良好分散提高了材料的强度,并使其具有阻燃性和气体阻隔性.     

超高分子量聚乙烯/纳米TiO_2复合材料的摩擦磨损行为

用热压成型法制备了纳米TiO2填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了复合材料在干摩擦条件下与45#钢配副时的摩擦磨损行为,采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明,填充质量分数为15%的纳米TiO2能显著改善UHMWPE的耐磨性能。纯UHMWPE的摩擦过程中呈现出一次磨合期、一次稳定期、二次磨合期和二次稳定期四个明显的特征。当填充质量分数为15%的纳米TiO2时,UHMWPE基复合材料的摩擦过程中二次磨合特征已基本消失,整个摩擦过程的基本特征主要表现为磨合期和稳定期两个阶段,且磨合时间明显缩短,同时复合材料的磨损表面出现了明显的贫Ti区和富Ti区,其磨损机制主要表现为粘着磨损,局部磨损表面呈现了轻微的塑性变形特征。     

超高分子量聚乙烯的性能、改性及应用

本文介绍了超高分子量聚乙烯的性能、改性及应用情况 ,并对其生产消费情况进行了分析     

少层石墨烯负载纳米SiO2复合材料对水润滑性能的影响

采用液相超声直接剥离法制备了少层石墨烯负载纳米SiO₂复合材料,采用TEM对其形貌进行了表征,利用多功能往复摩擦磨损试验仪考察了少层石墨烯负载纳米SiO₂复合材料对水润滑性能的影响。通过SEM、XPS分别分析了磨损表面的形貌、元素组成及典型元素的化学状态,初步探讨了石墨烯负载纳米SiO₂复合材料在水中的润滑机理。结果表明:纳米SiO₂均匀分布于少层石墨烯片层表面和层间;其作为水润滑添加剂具有良好的减摩抗磨性能,这主要是由于石墨烯负载纳米SiO₂复合材料在磨损表面形成的摩擦化学反应膜与纳米SiO₂的自修复效应发生协同作用,抑制了Fe的氧化,并填补和修复了磨损表面,使磨痕表面的摩擦磨损减轻。     

Al2O3/TiO2纳米复合粉体爆炸喷涂层微结构及纳米压痕力学特性

研究了纳米复合涂层(NCC)和传统涂层(MCC)的微观结构及纳米压痕力学性能.NCC孔洞小,具有良好的均质分布特征.MCC中存在多级尺度分布的孔洞及微裂纹等缺陷,呈现明显的非均质分布特征.NCC中大量晶界、亚晶界和微裂纹使得涂层中Al2O3基质相细化为纳米晶粒,但MCC中存在大量未熔片层颗粒.NCC和MCC具有各向异性的弹性、塑性、硬度和弹性模量.NCC比MCC相应的断面和表面具有更优良的抵抗外加负载性能、弹性恢复能力,更高的纳米压痕硬度和弹性模量.