可溶性稠环芳烃基碳纳米材料改性 UHMWPE 复合材料的界面作用机制及减摩抗磨机理研究
编号:116
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更新:2026-03-25 10:13:31 浏览:30次
口头报告
摘要
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)因具有优异的自润滑性、耐冲击性、耐腐蚀性与成型加工性,被广泛应用于涉水工况的聚合物摩擦副构件中,但受材料本身强度低、抗蠕变性能不足的限制,在长期往复摩擦服役过程中,仍难以解决塑性流变、粘着磨损、服役寿命短等核心问题。目前,碳基纳米填料复合改性作为一种可有效提升聚合物基体摩擦学性能的增强技术受到了广泛关注,被证明可显著提高UHMWPE的减摩抗磨性能与服役稳定性。本工作通过双氧水/甲酸绿色氧化体系可控裁剪稠环芳烃基碳前驱体(CTP),获得可溶性稠环芳烃基氧化碳纳米材料(OCTP)。采用液相球磨共混和梯度变温/压热压法制备不同OCTP含量的UHMWPE复合材料,系统研究OCTP含量对复合材料涉水工况下摩擦学性能的影响。结果表明,OCTP的颗粒尺寸约56.8 nm,表面富含羧基和羟基,可溶于乙醇。OCTP在UHMWPE基体中实现了均匀分散,二者具有优异的界面相容性。利用超小结构的OCTP占据聚合物分子链间隙,通过空间位阻和界面锚固效应,减少摩擦过程中材料的塑性流变和粘着磨损。同时,OCTP在基体中均匀分散所形成的“纳米增强网络”能有效传递摩擦应力,避免局部应力集中导致的基体开裂。基于可溶性OCTP纳米尺寸与碳基特性赋予其独特的动态润滑功能,其表面丰富的官能团可形成高致密、强附着的转移膜,显著提升复合材料的减摩抗磨性能和使用寿命,仅2 wt %填充量即可将UHMWPE干摩擦系数由0.98降低至0.73,降低25%;在水溶液环境下,摩擦系数可由0.70降低至0.41,降低41%。本研究为开发高效、低成本的涉水工况聚合物摩擦副材料提供了新途径,具有重要的应用价值和产业化前景。
关键字
纳米添加剂,超高分子量聚乙烯,减摩抗磨,表/界面特性,摩擦机理
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