改性玻璃纤维填充UHMWPE复合材料制备及其性能研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu395152417
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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料,有其固有的优点,如拉伸性能好,耐磨性和抗冲击性能优越,耐化学腐蚀等,但也有其缺点如表面硬度低,成型性差等。共混可用于提高聚合物的性能,降低材料成本并获取新的性能,是一种有效的改性技术。本文通过玻璃纤维(GF)填充法对UHMWPE进行改性,目的在于保持UHMWPE优良性能的基础上,探讨新的共混途径,优化材料的综合机械性能,同时研究该途径的模压成型工艺,具体内容及结论如下:以正交试验法研究各因素对GF/UHMWPE复合材料的影响:在长径比小于42.5的范围内,填充量对复合材料力学性能的影响最大,长径比其次,以偶联剂处理GF比不用偶联剂处理效果好,且以KH570效果较佳,在此基础上得出了最有组合,即长径比18-25的GF用KH570改性后,再依GF:UHMWPE=1:9制得GF/UHMWPE复合材料的拉伸性能和耐磨性能为优,具体为:拉伸强度31.8MPa,断裂伸长率428.2%,磨耗率0.58%;以醋酸乙烯酯(VAc)和甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)为共聚单体,乳液原位聚合法包覆GF,并制备其填充复合材料:考察了GF与改性单体质量比、GF长径比、偶联剂选择及GF填充量对填充UHMWPE复合材料力学性能、耐磨性能及热力学性能的影响,当选用长径比4.8-5.3:1的GF,并以KH550预处理,以单体质量:GF质量=1:4比例进行原位聚合,得到改性GF,再按10%填充量加入UHMWPE时,所得复合材料性能较好,具体为:拉伸强度为31.3MPa,断裂伸长率435%,质量磨耗率低于0.14%,SEM观察表明,聚合物和GF的结合较好,结合DSC数据计算,其结晶度下降21.7%,并从理论探究该复合材料相对纯UHMWPE材料性能改善的原因;优化了GF填充UHMWPE复合材料的模压成型工艺:对4mm制品,预压8MPa,模压15MPa,在模压温度230℃下热压60-70min,后水冷脱模为宜。
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