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紫外光诱导接枝改性UHMWPE海水润滑下的摩擦学性能研究

紫外光接枝,表面改性,UHMWPE,摩擦磨损

随着绿色摩擦学在海洋装备领域的发展，海洋工程装备金属摩擦副所使用的各种润滑剂泄露及零部件磨损废料所造成的海洋污染问题越来越受到人们的重视，因此具有自润滑特性的聚合物替代金属作为摩擦副材料广泛应用于海洋装备领域。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）具有良好的自润滑性、化学惰性和良好的机械性能，但是它的高磨损率限制了其在海洋工程装备领域的应用。本工作通过紫外光诱导表面接枝法在UHMWPE粉末表面接枝聚丙烯酸（PAA）润滑刷层，制备出不同接枝率的UHMWPE-g-AA材料，研究了其在海水环境下的摩擦学性能并分析摩擦磨损机理。结果表明：在海水润滑条件下，与未改性样品相比，所有改性样品在摩擦过程中的摩擦系数都有所下降。在不同的载荷下，UHMWPE-g-AA样品的磨损量随着接枝率的增加而逐渐减少。PAA润滑刷层及其对海水中游离阳离子的吸附增加了胶体润滑膜的厚度，显著提升摩擦表/界面的流体介质。表面亲水性PAA产生的润滑层改善了摩擦表面的塑化效果，提高了分子链承受剪切作用时的变形能力，对海水自由离子的吸附提高了润滑膜的尺寸和强度。同时改性试样的结晶度增加，表面硬度增大，紧密排列的分子链可以承受更大的剪切力，从而使材料磨损量降低。