陶瓷粉/高密度聚乙烯复合材料的摩擦性能研究

发布时间：2023-05-18 00:30

　　高密度聚乙烯(HDPE)凭借其优异的性能在管道领域备受青睐,被广泛应用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送等领域,而这些领域的应用大部分都要求HDPE具有良好的摩擦性能。为了提高HDPE的耐磨性能,本课题根据“软基体加硬质点”增磨原理,以Si02为主要成分的陶瓷粉为增强相制备HDPE基复合材料。首先采用两种方法复合原材料(陶瓷粉接枝聚丙烯酰胺改性法及添加偶联剂KH550法),而后利用双螺杆挤出机和注射机熔融共混、注射成型陶瓷粉/高密度聚乙烯复合材料。通过刻蚀断面观察陶瓷粉在HDPE基体中的分散状况,并结合力学性能(拉伸、冲击)和微观界面的直观观察对陶瓷粉与基体的复合方法进行优选。利用MMS-2A型摩擦磨损试验机测试复合材料在干摩擦工况、水润滑工况以及复合材料沸水浴处理后的摩擦性能,研究陶瓷粉加入量、载荷对各种工况下复合材料的摩擦磨损性能的影响,并结合复合材料的硬度、晶粒形貌、晶粒度和晶型探讨复合材料的摩擦磨损性能。结合材料的热稳定性、摩擦表面SEM形貌、能谱、微观三维形貌和粗糙度参数探讨复合材料在不同工况下的磨损机理。试验结果表明:在本试验陶瓷粉添加范围内(≤20wt%...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 聚合物摩擦学国内外研究现状
        1.2.1 聚合物摩擦学简介
        1.2.2 影响聚合物摩擦磨损的因素
        1.2.3 聚合物基复合材料的摩擦磨损机理
    1.3 无机填料/高密度聚乙烯复合材料的国内外研究现状
        1.3.1 无机填料与高密度聚乙烯基体的复合方法
        1.3.2 无机填料/高密度聚乙烯复合材料的力学性能
        1.3.3 无机填料/高密度聚乙烯复合材料的热稳定性能
        1.3.4 无机填料/高密度聚乙烯复合材料的摩擦性能
    1.4 目前研究存在的主要问题
    1.5 本课题的意义
    1.6 本课题的主要研究内容及技术路线
        1.6.1 主要研究内容
        1.6.2 技术路线
第二章 试验方法
    2.1 主要原材料
    2.2 陶瓷粉的改性
        2.2.1 硅烷偶联剂法
        2.2.2 接枝聚丙烯酰胺法
    2.3 复合材料的制备
    2.4 复合材料的性能测试
        2.4.1 摩擦性能
        2.4.2 力学性能
        2.4.3 热稳定性能
    2.5 复合材料的形貌观察
        2.5.1 陶瓷粉在基体中的分散形貌
        2.5.2 陶瓷粉与基体的界面形貌
        2.5.3 晶粒形貌
        2.5.4 摩擦磨损表面形貌
    2.6 其它表征
        2.6.1 晶型及晶粒度
        2.6.2 表面官能团
        2.6.3 润湿角
第三章 陶瓷粉与基体复合方法的优化
    3.1 引言
    3.2 陶瓷粉在基体中的分散状态
    3.3 复合材料的界面
    3.4 复合材料对SiO₂的润湿性
    3.5 本章小结
第四章 陶瓷粉/高密度聚乙烯复合材料的摩擦性能
    4.1 引言
    4.2 干摩擦工况下的摩擦性能
    4.3 水润滑工况下的摩擦性能
    4.4 沸水浴处理后复合材料的摩擦性能
    4.5 复合材料的硬度
    4.6 复合材料的晶粒
        4.6.1 复合材料的晶粒形貌
        4.6.2 复合材料的晶粒度
    4.7 复合材料的晶型
    4.8 本章小结
第五章 陶瓷粉/高密度聚乙烯复合材料的磨损机理
    5.1 引言
    5.2 复合材料的热性能
    5.3 干摩擦工况下的磨损机理
    5.4 水润滑工况下的磨损机理
    5.5 沸水浴处理后复合材料的磨损机理
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历
在读期间的成果及学术论文



本文编号：3818314