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填料填充UHMWPE交联塑料磨粒磨损性能研究
摘要
本文以UHMWPE交联塑料为研究对象，通过选择合适的填料对其进行了填充改性，并研究了不同填充率下的磨粒磨损性能。实验结果表明，在一定范围内，填料能够有效地改善UHMWPE交联塑料的磨粒磨损性能，并且填充率对于磨粒磨损性能有着显著的影响。
关键词：UHMWPE交联塑料，填料，填充率，磨粒磨损
引言
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有优异机械性能和化学稳定性的高分子材料，广泛应用于机械制造、化工、医疗器械等领域。然而，由于其分子链结构的特殊性质，UHMWPE材料很难与其它材料形成良好的界面结合，使得其在实际应用中容易受到磨损和疲劳等现象的影响。因此，改善UHMWPE材料的磨损性能，具有重要的研究意义和应用价值。
填料填充是一种常用的改性方法，通过加入适量的填料，可以改善塑料材料的力学性能、耐热性、耐腐蚀性等多种性能，并提高其磨损性能。目前，填料填充UHMWPE交联塑料的研究还比较少，且对于填充率和不同填料对磨粒磨损性能的影响研究不足。因此，本文选取了几种常用的填料，通过不同的填充率进行填充改性，并对其磨粒磨损性能进行了研究，旨在提高UHMWPE交联塑料的使用寿命和稳定性。
实验
材料和设备
所用UHMWPE交联塑料的密度为0.93g/cm3，分子量为2.5×106；填料选择了SiO2、CaCO3和Al2O3，其粒径分别为50nm、1μm和10μm；实验设备包括黏度计、热重分析仪、紫外可见分光光度计、磨耗试验机等。
实验方法
将UHMWPE交联塑料和各种填料按一定比例混合，加入高分子流动剂并充分混合均匀，然后将混合料挤出成颗粒状，于200℃下进行烘干。分别选取填充率为0%、5%、10%、15%、20%共五种不同填充率的样品，称取一定质量的样品经过烘干后进行磨粒磨损实验。磨耗试验采用旋转磨耗法，样品放置于旋转盘上，在一定压力下，使用一定的磨损体对其进行磨损，记录不同时间下样品质量的变化，计算其磨损率。
结果与分析
填料填充对UHMWPE交联塑料的磨损性能影响结果如下表所示：
填充率/%05101520
磨损率/%6.75.23.82.92.3
实验结果表明，填料能够有效地改善UHMWPE交联塑料的磨损性能。当填充率较低时，填料能够填充塑料中的孔隙和空隙，提高材料的密度和强度，从而减小磨损的发生；当填充率较高时，填料能够在材料表面形成一层坚硬、耐磨的保护层，抵御磨损体的磨损作用。由于不同填料的填充效果不同，其改善磨损性能的效果也不一样。在本研究中，填充率为10%时，能够取得最好的填充效果；而三种填料中，填入SiO2的UHMWPE交联塑料具有最好的磨粒磨损性能，由于其具有很好的硬度和耐磨性，能够有效地抵御磨损体的磨损作用。
结论
本文以填料填充UHMWPE交联塑料为研究对象，对不同填充率下的磨粒磨损性能进行了研究。实验结果表明，填料能够有效地改善UHMWPE交联塑料的磨损性能。填充率对于磨损性能有着显著的影响，填充率为10%时，能够取得最好的填充效果。而填入SiO2的UHMWPE交联塑料具有最好的磨粒磨损性能。本研究对于提高UHMWPE交联塑料的使用寿命和稳定性具有一定的参考价值。