UHMWPE的改性及其在选矿设备中的应用

论文摘要

在分析了选矿设备的磨损机理的基础上,本课题旨在研究超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的填料改性,以提高选矿设备的耐磨性质。通过对超高分子量聚乙烯的加工方法的选择,确定了适合本研究的模压成型工艺。对玻璃微珠、纳米Al2O3、聚四氟乙烯、滑石粉等材料填充的UHMWPE复合材料进行了拉伸、冲击和硬度试验,分析力学性能方面的差异及其原因,用扫描电子显微镜观察了复合材料断裂表面形貌。其中以质量分数为10%纳米Al2O3填充UHMWPE综合性能最佳,拉伸强度、冲击强度和硬度分别提高13.3%、18.4%和32.6%。研究UHMWPE复合材料在干摩擦和水边界润滑条件下与45钢对摩的滑动摩擦磨损特性,考察了复合材料的类型、含量及载荷对摩擦系数和磨损率的影响。研究发现,在干摩擦条件下,除滑石粉外,其他三种复合材料在含量适当时,摩擦系数降低。随着载荷的增加,复合材料的摩擦系数下降,磨损率上升。在水边界润滑条件下,由于水的润滑和冷却作用,复合材料的摩擦系数和磨损率均比干摩擦下的明显降低。在自制的浆体冲蚀磨损试验机上对UHMWPE复合材料进行了冲蚀磨损试验。以高铬铸铁为标件,测出了复合材料的相对耐磨性。研究发现,质量分数为10%纳米Al2O3填充UHMWPE相对耐磨性最好,是高铬铸铁的2.48倍。通过磨损表面形貌的分析,提出了砂浆冲蚀的磨损机理。通过试验发现当纳米Al2O3的质量分数为10%时,复合材料的力学和抗磨损性能最佳。以这种材料和管道中常用的耐磨材料进行了磨损和性价对比,得出复合材料的相对耐磨性是陶瓷的1.6倍。图[37]表[28]参[60]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 选题依据背景情况
• 1.2 复合材料的研究进展
• 1.3 研究的目的
• 2. 材料磨损机理及测定方法
• 2.1 高聚物的磨损机理
• 2.2 旋流器的磨损机理
• 2.3 材料耐磨性的测定
• 3. 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）性能及应用
• 3.1 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）概述
• 3.2 UHMWPE的改性
• 3.2.1 化学改性
• 3.2.2 物理改性
• 3.3 UHMWPE的成型加工
• 3.3.1 模压成型
• 3.3.2 其他成型加工方法
• 3.4 偶联剂及其作用
• 3.5 UHMWPE的性能
• 3.6 UHMWPE的应用
• 4. UHMWPE的填料改性
• 4.1 UHMWPE的填料改性试验原料及设备
• 4.1.1 试验原料
• 4.1.2 试验设备
• 4.2 UHMWPE的填料改性试验过程
• 4.2.1 填料处理
• 4.2.2 试样制备
• 4.3 相对分子质量的测试
• 4.4 复合材料性能测试及分析
• 4.4.1 拉伸强度
• 4.4.2 冲击强度
• 4.4.3 硬度
• 4.4.4 扫描电镜:低温脆断断面形貌观察
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 填料对拉伸强度的影响
• 4.5.2 填料对冲击强度的影响
• 4.5.3 填料对硬度的影响
• 4.5.4 低温脆断断面形貌观察
• 5. 磨损试验
• 5.1 试验设备和试样
• 5.2 试验内容和方法
• 5.2.1 摩擦系数
• 5.2.2 磨损特性
• 5.3 干摩擦条件下的摩擦系数
• 5.3.1 试验结果
• 5.3.2 分析讨论
• 5.4 干摩擦条件下的磨损率
• 5.4.1 试验结果
• 5.4.2 分析讨论
• 5.5 水边界润滑条件下复合材料的摩擦系数
• 5.5.1 试验结果
• 5.5.2 分析讨论
• 5.6 水边界润滑条件下材料的磨损率
• 5.6.1 试验结果
• 5.6.2 分析讨论
• 6. 砂浆冲蚀磨损试验
• 6.1 磨损设备和试样
• 6.2 试验内容
• 6.3 冲蚀磨损试验机性能考核
• 6.3.1 冲蚀磨损试验数据的重现性
• 6.3.2 冲蚀磨损率随冲蚀时间的变化
• 6.4 冲蚀磨损试验
• 6.4.1 相对耐磨性的评定
• 6.4.2 试验结果
• 6.5 分析讨论
• 6.5.1 冲蚀磨损率与复合材料类型的关系
• 6.5.2 磨损形貌分析
• 7. UHMWPE在选矿设备中应用前景
• 7.1 选煤厂常用的抗磨材料及应用
• 7.2 性能对比
• 7.2.1 管道中的耐磨材料
• 7.2.2 磨损和性价比
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介