885 / 2022-07-08 10:22:21

超高分子量聚乙烯模压成型工艺对其性能的影响

摘 要：超高分子量聚乙烯（UHMWPE）以其突出的摩擦学性能，被广泛应用于机械、海洋、医疗等领域装备的关键摩擦副中。模压成型是UHMWPE的主要成型方法，其成型工艺参数对材料的性能存在不可忽视的影响。本研究采用单因素分析方法制备了三组UHMWPE试样，考察了在不同加热温度（160℃/170℃/180℃/190℃/200℃）、施压温度（80℃/90℃/100℃/110℃/120℃）和施压压力（6MPa/8MPa/10MPa/12MPa/14MPa）下，UHMWPE的物理性能、力学性能以及摩擦学性能，深入分析了成型参数对UHMWPE的摩擦磨损机理的影响。研究表明，加热温度的升高促进了UHMWPE分子链的解缠与扩散，且伴随着粉末界面的融合与高分子聚集态结构的改变，主要表现为摩擦系数和磨损量的增加，磨损机制由塑性变形转变为疲劳磨损；随着施压温度的升高，模内熔体状态发生改变，使UHMWPE摩擦系数先增大后减小，磨损量增加，主要磨损机制由疲劳磨损和塑性流动转变为塑性流动；随着施压压力的增加，熔体的流动性增强，内部缺陷减少的同时诱导分子链取向结构，使UHMWPE的摩擦系数和磨损量先减小后增大，主要磨损机制由塑性变形和疲劳磨损转变为疲劳磨损。当加热温度为160℃，施压温度为90℃，施压压力为10MPa时，UHMWPE的摩擦学性能最优。

关键词：UHMWPE；加工工艺；摩擦磨损；高聚物结构