纳米远红外陶瓷粉是一种可以放射出远红外线的纳米粉体材料,其中远红外线具有一定的热效应,而纳米粉体具有较小的粒径、较高的比表面积,从而使其具有异于普通材料的结构效应。经研究表明,把纳米颗粒作为添加剂添加到UHMWPE中,可以明显提高UHMWPE的力学性能和减摩抗磨性能。根据纳米远红外陶瓷粉所具有的优异特性,推测它可以提高UHMWPE的力学及耐磨性能。为了研究远红外纳米陶瓷粉作为填料对UHMWPE性能的影响,本文首先对纳米远红外陶瓷粉进行表面改性处理,通过正交试验,选出最优表面改性条件,即水解时间、温度、pH和改性剂添加量,并对最优改性纳米粉进行表征(红外光谱、TGA、TEM);对复合材料进行热处理,通过对复合材料的结晶性能(凝胶率、结晶度)、硬度和拉伸性能进行分析,研究粒子添加量及热处理对UHMWPE结晶性能的影响;通过测量不同工况(纳米远红外陶瓷粉填充量、载荷、滑动速度、润滑介质)下的摩擦系数、磨损量,研究复合材料的摩擦磨损性能,并据此对其摩擦磨损机理进行研究。在纳米粉表面改性试验中,通过亲油化度的测定选出最佳改性剂KH570,利用正交试验确定最佳表面改性剂用量为4%、改性时间为45min、改性温度为68℃、水解溶液的pH值为4,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析、热失重分析、透射电镜等手段进行表征,证实粒子的分散稳定性能得到提高,并且在表面改性过程中产生了新的化学键。通过凝胶率和力学试验研究纳米远红外陶瓷粉粒子添加量及热处理对UHMWPE复合材料结晶性能、表面硬度、拉伸性能的影响。试验结果表明:添加纳米陶瓷粉后,UHMWPE复合材料的拉伸强度有明显的提高,断裂伸长率有所下降;复合材料的表面硬度随着填料的增加逐渐变大;当纳米远红外陶瓷粉添加量为3%时,复合材料的结晶性能最好;热处理后,复合材料的性能有一定程度的提高。在摩擦磨损试验中,干摩擦情况下,相同载荷及线速度下,复合材料的摩擦系数随着纳米远红外陶瓷粉质量分数的增加逐渐增大;在相同纳米远红外陶瓷粉质量分数和线速度下,摩擦系数随着载荷的增加先减小后增大;在相同纳米远红外陶瓷粉质量分数和载荷下,复合材料的摩擦系数随着线速度的增加逐渐减小。在相同载荷及线速度下,当纳米远红外陶瓷粉填充量为3%时,复合材料的磨损率最低;在相同工况下,磨损率随着载荷和线速度的增加逐渐增大。水润滑情况下,水润滑对复合材料摩擦副的减磨(摩)作用显著,与干摩擦相比,水润滑缩短了摩擦副达到稳定的时间,稳定摩擦系数是原来的一半,磨损量显著减少。在水润滑情况下,在10~60N范围内,随着载荷的增加,UHMWPE复合材料的摩擦系数先增大后减小;在相同载荷情况下,增加线速度能减小复合材料摩擦系数;在相同工况下,增加载荷及线速度都能增加复合材料磨损率。