偶联修饰纳米蒙脱土_超高分子量聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能
硅烷偶联剂接枝改性蒙脱土对PBT性能的影响_姚勇
题组前期的研究中报道了硅烷偶联剂 KH560 对蒙脱 土的接枝改性，系统研究了改性条件包括投料比、反 应温度、反 应 时 间 对 接 枝 率 和 最 终 表 面 性 质 的 影 响［9］。本研究 与 未 改 性 蒙 脱 土 和 商 品 化 的 季 铵 盐 改 性蒙脱土进行比较，讨论了偶联剂接枝改性蒙脱土对 聚对苯二甲酸丁二醇酯 （ PBT） 结构和性能的影响。
TEM 测试： 试样低温冷冻超薄切片，用 TEM 观 察蒙脱土在 PBT 基体中的分散和分布情况。
DMA 测试： 温度范围－50 ～ 200 ℃ ，测试频率 1 Hz，升温速率 5 ℃ / min。
力 学 性 能 测 试： 拉 伸 性 能 测 试 按 照 GB / T 1040. 2—2006 标 准 测 试； 弯 曲 性 能 测 试 按 照 GB / T 9341—2008 标准测试； 缺口冲击强度测试按照 GB / T 1043. 21—2008 标准测试。
加到 1. 42 nm，且蒙脱土在聚合物基体中的团聚现象明显改善。与未改性蒙脱土和商品化有机改性蒙脱土相比较，硅
烷偶联剂改性蒙脱土 / PBT 复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度提高。
关键词： 聚对苯二甲酸丁二醇酯； 硅烷偶联剂； 蒙脱土； 片层间距； 力学性能
DOI： 10. 3969 / j. issn. 1005－5770. 2013. 03. 018
（ 1． Guizhou University Materials and Metallurgy，Guiyang 550003，China； 2． National Composite Modified Polymer Materials Engineering Technology Research Center，Guiyang 550014，China）
硅烷偶联剂对OMMT／NR纳米复合材料结构与性能的影响
复合材 料结构 与性 能的影 响 。
１ 实 验
光性 能 ］ 。ＭＭＴ具 有特 殊 的片 层结 构 ， 间存 层
在 钠 、 等 阳 离 子 ， 些 阳 离 子 的 可 交 换 性 以及 钙 ］这
１ １ 主 要 原 材 料 ．
Ｎ Ｍ ， 仃 离子 交换 容量约 为 ０ ９ｍｍ ｌ ｇ 。 ． ｏ ・ ＿ ， 粒 径为 ５ ｔ 浙 江丰 虹粘土化 工有 限公 司产 品 ； ０／ ｍ， 硅 烷偶 联 剂 ＫＨ－６ ５ ０和 ＫＨ一５ ， 京 曙 光化 工 ５０ 南 集 团有 限公 司产 品 ； 十六烷 基三 甲基氯化 铵 ， 海 上 永 生试 剂厂 产品 ； ＮＲ， 烟胶 片 ， ３ 马来西亚 产品 。
复合材料。
关 键 词 ： Ｒ； Ｎ 有机 蒙脱 土 ； 米 复 合 材料 ； 烷 偶 联 剂 ｛ 纳 硅 热稳 定 性 ； 态 力 学 性能 动 中图 分 类 号 ： ＴＱ３０ ３ ３ ７ ＴＱ ３ ３ ．８ ／ ； ３ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０８ ０ ２ ０ ）５０ ７ —６ １０ ～９ Ｘ（０ ８ ０—２ ５０
聚合 物与蒙 脱土 （ ＭＭＴ）纳米 复合技 术 是近 年来 兴起 的一 项 聚 合 物 改性 新 技 术ｎ 羽。ＭＭＴ ／ 聚合物纳 米复合 材料 由于聚 合物分 子链能 够嵌入 到 ＭＭＴ 片层间 ， 甚至使 片层解 离 ， 实现 聚合物 与 ＭＭＴ在 纳米 尺度 上 的 复 合 ， 此具 有 优 异 的物 因
超高分子量聚乙烯摩擦磨损特性
一 一
×Ｐ
式 中：——摩擦系数 ；
— —
摩擦功 ；
Ｒ——对磨钢轮的半径 ； Ｐ—— 载荷 。
１ ２ 试样 ， 能厦 制 作 ． 陆
说明 Ｕ Ｍ Ｅ对 硬质颗 粒 耐磨性 不佳 ， Ｈ ＷＰ 且粒 度越 大， 磨损越 厉害 。这 主要 是 由于 Ｕ Ｍ Ｅ硬度 不 Ｈ ＷＰ 高 ， 硬质 Ｓ 在 ｉ Ｃ磨粒 的连续些裂纹 沿着表 面层和次表
３ ， Ｈ ＷＰ ） Ｕ Ｍ Ｅ的磨损量 比 １０ Ｎ时相对要 大 ， 损 ０ 磨 量 随时 间变化的曲线与 １０Ｎ时的曲线形状基本相 ０ 似． 只是稳定磨损阶段不如 １０Ｎ时稳定 ， ０ 其磨损量 随时 间的延长相对要大 。从 图 ２ 图 ３可知 ， 、 磨痕宽 度开 始时 随时间延长增加很快 ， 而后较缓慢 ， 这可能
１ ５ 钢靶 ； － 表面喷涂 １ ６ ｌ Ｓ Ｃ钢轮 ； —４ ２ ０ Ｌ ｉ 皿
３ 一表 面喷 涂 ３０ ｍ Ｓ ０ ｉ Ｃ钢靶 图１ Ｕ Ｍ Ｐ Ｈ Ｗ Ｅ对不 同对磨件 的磨损 情况
用显 微镜 测量 ， 其最 小刻 度 为０ ０ ｌ ； ．１ ｎｉ 对磨 件 为 ｌ １ １６ Ⅱ３ ０ ０ 、 金 刚砂 （ｉ ） ０ ＳＣ 喷涂 的钢轮和 ４ ５ 钢
４ ３
ｍｎ ｉ 的条件下 ， ０— ０ｍｉ 间磨损处 于跑合期 ， 从 １ ｎ期 Ｕ Ｍ Ｅ的磨损量 随时问延长 而不断 增大 ； ２ Ｈ ＷＰ １ ０— ０
４０
３０
，
一
ａ 时磨损处于稳定期 ， 间随时 间的延 长 ， ｒｎ ｉ 其 其磨 损 量增加不大 ； ｎ后磨损 量随时问 延长而有较 大 ２ ｍｌ ０ 增加 。而在载荷为 １０ Ｎ 转速相 同的情况下 （ ３ 、 见图
蒙脱土纳米复合材料
聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料Polymer/ Montmorillonite Nanocomposites（姓名班级学号）摘要：介绍了蒙脱土的结构和特点，以及什么是聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料及其制备方法和分类。
讨论了聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料的性能特点和应用。
聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料具有优异的性能，是目前材料学科的研究热点之。
关键词：蒙脱土；聚合物纳米复合材料；制备分类；性能应用一、综述纳米复合材料的概念最早是由Rustun Roy于1984年提出的，它是指分散相尺寸至少有1种小于100 nm 的复合材料[1]。
由于纳米粒子有独特的“表面效应”、“体积效应”和“量子效应”，使纳米复合材料表现出独特的化学和物理性质，因此引起了人们的广泛关注。
聚合物基纳米复合材料包括聚合物基有机纳米复合材料和聚合物基无机纳米复合材料。
聚合物基无机纳米复合材料是集有机组分和无机纳米组分于一体的新型功能高分子材料。
目前，聚合物基无机纳米复合材料的制备方法主要有3种：即溶液-凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法[2]。
聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。
与常规复合材料相比，具有以下特点：只需很少的填料<5% （质量分数），即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能；具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；其力学性能有优于纤维增强聚合物系，因为层状硅酸盐可以在二维方向上起增强作用；由于硅酸盐呈片层平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；层状硅酸盐蒙脱土天然存在有丰富的资源且价格低廉。
故聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。
二、蒙脱土的结构和性能纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠- 钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于95%。
具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。
南京理工大学科技成果——超高分子量聚乙烯纳米耐磨复合材料
南京理工大学科技成果——超高分子量聚乙烯/纳米
耐磨复合材料
成果简介：
超高分子量聚乙烯具有低摩擦和耐磨行好的优点，在人工关节、矿山机械和许多工程机械领域得到应用。
市场应用前景十分广阔。
经过多年研究，开发了高强度、高耐磨超高分子量聚乙烯/纳米复合材料及其制备技术，目前已比较成熟，可以进行试生产。
技术指标：
提高了耐辐照和抗氧化降解性能；耐磨性比纯超高分子量聚乙烯提高3倍。
项目水平：国际先进
成熟程度：小试
合作方式：合作开发、专利许可、技术转让、技术入股。
高分子纳米复合材料制备工艺的抗磨性与耐候性探究
高分子纳米复合材料制备工艺的抗磨性与耐候性探究高分子纳米复合材料是由高分子基质和纳米填料组成的一种复合材料。
它们具有优异的力学性能、绝缘性能、耐热性能、耐腐蚀性能等。
在实际应用中，高分子纳米复合材料的抗磨性和耐候性是非常重要的。
抗磨性是指材料在摩擦、撞击和磨蚀等力作用下的抵抗能力。
高分子纳米复合材料的抗磨性能较好，主要是由于纳米填料的加入。
纳米填料具有高比表面积和特殊的形状，可以增加高分子基质的界面摩擦力，从而提高材料的抗磨性能。
此外，由于纳米填料的尺寸效应和量子效应，高分子纳米复合材料的硬度和强度也得到了显著提高，从而进一步增强了材料的抗磨性。
制备高分子纳米复合材料的工艺主要包括两个关键环节：纳米填料的表面改性和纳米填料与高分子基质的复合。
表面改性可以增加纳米填料与高分子基质之间的相容性，从而提高复合材料的界面结合强度，减少材料的内部缺陷。
目前常用的纳米填料表面改性方法有化学改性、物理改性和生物改性等。
其中，化学改性是最为常用的方法，通过引入有机官能团、聚合物链或其他表面改性剂，可以使纳米填料的表面变得更加亲疏水性，从而提高其分散性和界面相容性。
纳米填料与高分子基质的复合主要有两种方式：机械混合和化学反应。
机械混合是将纳米填料与高分子基质进行混合搅拌，使其均匀分散在基质中。
这种方法简单易行，但由于纳米填料的表面活性较高，易于团聚，所以需要较高的分散剂和剪切力来确保复合材料的均匀性。
化学反应是将纳米填料与高分子基质进行化学反应，生成共价键连接。
这种方法可以在纳米填料与高分子基质之间形成更强的界面结合，从而提高复合材料的力学性能和抗磨性能。
耐候性是指材料在自然环境中长时间暴露下的性能稳定性。
高分子纳米复合材料的耐候性受到多个因素的影响，如纳米填料的稳定性，高分子基质的结构稳定性和外界环境因素等。
为提高高分子纳米复合材料的耐候性能，可采取以下措施：首先，在纳米填料的表面进行有机改性，使其具有较好的耐候性；其次，选择稳定性较高的高分子基质，并进行适当的交联处理；最后，通过添加适量的光稳定剂、抗氧化剂和紫外吸收剂等，增加材料的抗氧化性和耐紫外线性能。
聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯的磨粒磨损性能与机理研究
写一篇聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯的磨粒磨损性能与机理
研究的报告，600字
本报告旨在分析聚四氟乙烯（PTFE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料的磨粒磨损性能，以及其相应的磨损机理。
首先，聚四氟乙烯具有优异的耐磨性能，它的摩擦系数低，对微小的摩擦和磨损力学损伤能力强，具有很高的耐温性，能承受高温作用而不变形。
而超高分子量聚乙烯则具有极强的耐磨性、抗化学剂腐蚀性能，可在恶劣环境下工作，但因为它硬度低，所以摩擦系数也较高。
其次，两种材料的磨损性能机理的不同之处主要表现在磨损模式上，即在弹性模式和塑性模式中的变化情况。
聚四氟乙烯的磨损行为以磨粒以及磨损机理受到外力改变、工件表面软硬度变化及磨料粒度等因素的影响，而超高分子量聚乙烯的磨损行为更容易受到磨料粒度及材料强度等影响。
最后，针对这两种材料的磨损性能，可以使用改变负载、增加磨具表面硬度、调节磨料粒度及调节材料本身的强度等方法来确保良好的磨损性能，从而更有效地提高磨粒磨损的性能。
总之，聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯的磨粒磨损性能表现出了显著的差异，两者的磨损机理也有所不同，根据不同的条件，可以采取适当的措施来改善它们的磨损性能。
蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用1
４０塑料科技Ｈ．ＡＳｎＣＳＳＣＩ．＆‘ＩＥＣＨＮＯＩＤＧＹ№３（ＳＬｌＩｌｌ．１６１）ＪＬｌｌｌｅ２０（）４，庐坏４吻曝舅评述舅蹩溉；炀∥‘文章编号：１００５．３３６０（２００４）０３删０·０６蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用ｎ’刘盘阁，宫同华，王月欣，刘国栋，瞿雄伟旺’（河北工业大学高分子科学与工程研究所，天津３００１３０）摘要：对蒙脱土的晶层结构、分散性、流变性及表面修饰进行了系统的评述。
蒙脱土片层含有ｋｗｉｓ酸点及过渡金属离子可用于烯类单体的催化聚合反应；自从丰田汽车公司使用尼龙一６／粘土纳米复合材料以来，蒙脱土（具有膨润性的粘土）在聚合物基纳米复合材料中的研究和应用正越来越受到世人的关注。
对蒙脱土／聚合物纳米复合材料的制备方法及其进展也进行了综述。
关键词：蒙脱土；纳米复合材料；催化效应；插层聚合中图分类号：呷０５０．４３文献标识码：Ａ纳米复合材料（Ｎａｌｌｏｃ唧ｓｉｔｅｓ）概念是ＲｏｙＲ【１１２０世纪８０年代中期提出的，指的是分散相尺度至少有一维小于１００砌的复合材料。
由于纳米粒子具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径下降急剧上升，使其与基体有强烈的界面相互作用，其性能显著优于相同组分常规复合材料的物理力学性能瞳’３１；纳米粒子还可赋予复合材料热、磁、光特性和尺寸稳定性。
因此，制备纳米复合材料是获得高性能材料的重要方法之一。
可采用溶胶．凝胶法（Ｓ０１．ｇｅｌ）Ｈ“】、共混法ｎ’８】、层间插入法（插层法）归。
１４１等方法制备得到。
许多无机物如硅酸盐类蒙脱土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物、三硫化物等具有典型的层状结构，可以嵌入有机物【１５，１６】。
从研究的广度和深度以及工业化前景角度看，聚合物基纳米复合材料主要集中于聚合物／蒙脱土纳米复合材料。
１蒙脱土结构及其理化性能蒙脱土（Ｍｏｎ廿１１０ｒｉｌｌｏｎｉｔｅ，以下简称为Ｍ册）属２：１型层状硅酸盐，其结构单元主要是二维向排列的Ｓ卜Ｏ四面体和二维向排列的ｍ（或Ｍｇ）一沪ＯＨ八面体（１）河北省自然科学基金资助项目（２０１００６）（２）联系人作者简介：刘盘阁（１９６７一），女，实验师；收稿日期：２００４．０２．２４片。
纳米粒子增强PEEK-PTFE复合材料摩擦转移膜特性研究
纳米粒子增强PEEK-PTFE复合材料摩擦转移膜特性研究纳米粒子增强PEEK/PTFE复合材料摩擦转移膜特性研究摘要：摩擦转移膜是一种表面形成的复合材料层，在摩擦过程中可以有效减少摩擦磨损。
本研究通过添加纳米粒子（例如金属粒子）来增强PEEK/PTFE复合材料的摩擦转移膜特性。
通过对比不同添加量的纳米粒子的摩擦试验，分析其对摩擦转移膜形成、厚度和性能的影响。
研究结果表明，纳米粒子的添加可以显著提高复合材料的摩擦转移膜特性，进一步提高其耐磨性能。
1. 引言摩擦磨损是材料在接触与滑动过程中，表面发生破坏和质量损失的一种现象。
摩擦磨损不仅会造成能源的浪费，还会影响材料的性能和寿命。
因此，研究如何改善材料的摩擦磨损性能具有重要意义。
2. PEEK/PTFE复合材料摩擦转移膜2.1 PEEK/PTFE复合材料PEEK（聚醚醚酮）是一种高性能工程塑料，具有良好的耐热性、化学稳定性和机械性能。
然而，PEEK的低润湿性限制了其在一些领域的应用。
为了改善PEEK的润湿性，可以与PTFE（聚四氟乙烯）等材料进行复合。
2.2 摩擦转移膜摩擦转移膜是在摩擦过程中形成的一层复合材料膜，其中含有从摩擦材料中转移的材料。
这层膜可以减少摩擦磨损，并提高材料的摩擦性能和耐磨性能。
3. 纳米粒子增强摩擦转移膜特性3.1 纳米粒子的选择在本研究中，选择添加金属纳米粒子（如铜粒子）作为PEEK/PTFE复合材料的增强材料。
铜具有良好的导热性和机械性能，在摩擦过程中能够有效地转移到摩擦转移膜中。
3.2 添加量的优化通过对不同添加量的纳米粒子进行摩擦试验，可以优化添加量以获得最佳的摩擦转移膜性能。
实验结果表明，当纳米粒子的添加量在一定范围内时，摩擦转移膜的形成和性能得到最大的提高。
3.3 形态和厚度的研究采用扫描电子显微镜（SEM）观察纳米粒子增强摩擦转移膜的形态和厚度。
结果显示，纳米粒子的添加增加了转移膜的厚度，并使其具有更均匀的表面形貌。
超高分子量聚乙烯纤维表面改性技术研究现状
超高分子量聚乙烯纤维表面改性技术研究现状超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE）纤维是一种具有优异力学性能和化学稳定性的合成纤维材料。
在工业领域中，UHMWPE纤维被广泛应用于防弹衣、绳索、导热材料等领域。
为了进一步提高其性能和应用范围，需要对UHMWPE纤维进行表面改性。
本文将探讨目前UHMWPE纤维表面改性技术的研究现状。
目前，UHMWPE纤维的表面改性技术主要包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要采用机械方法对纤维表面进行改性，常见的方法包括高能电子辐照、等离子体处理和机械磨削。
高能电子辐照是将纤维暴露于高能电子束下，通过辐射损伤使表面产生断裂和氧化，从而使纤维的表面粗糙化。
等离子体处理是在高能等离子体气体环境中将纤维暴露于电离辐射下，通过化学反应和能量转移使纤维表面产生化学修饰基团。
机械磨削是使用机械研磨方法对纤维表面进行刮磨，以去除表面的污染物和氧化层，增加表面粗糙度。
这些物理方法可以改变纤维表面形态结构和化学成分，提高纤维的附着力和润湿性。
化学方法主要采用表面活性剂和化学修饰剂对纤维表面进行改性，常见的方法包括化学气相沉积、溶液浸渍和电沉积等。
化学气相沉积是在高温和高真空环境中将有机气体分解成气相自由基或阳离子，使其与纤维表面反应生成化学修饰层。
溶液浸渍是将纤维浸泡在含有表面活性剂或修饰剂的溶液中，使其通过吸附和化学反应与纤维表面相互作用，形成化学修饰层。
电沉积是将纤维作为阳极或阴极，通过电解液中的金属离子或有机分子的氧化还原反应，使纤维表面生成金属膜或有机膜。
这些化学方法可以在纤维表面形成具有特定功能的薄膜或修饰层，如抗菌、耐磨、防静电等。
总结起来，目前UHMWPE纤维表面改性技术主要包括物理方法和化学方法，通过改变纤维表面形态结构和化学成分来提高纤维的性能和应用范围。
虽然已取得一定的研究进展，但仍存在一些挑战和待解决的问题。
纳米粒子和聚四氟乙烯填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能研究
ｔ ｏｔ ｏ ｌ ｎ ｅ（ Ｔ ｎ ｏ ｔ ｒ ｕ ｒ ｔｙ ｎ Ｆ ）ｗ ｒ ｐｅａｅ ｙｈ ａ ｃｍ ｒｓ ｏ ｏ ｉｇＴ ｅｉ ｌ ｅ ｍ ｎｍ ｒｌ ｉ ＭＭ ）ａ ｄｐ ｌ ｅ ａ ｏ ｅ ｌ ｅ（ Ｅ ｅ ｒ ｒｄｂ ｅｔ ｏ ｐｅｓ ｎｍ ｌ ｎ． ｈ ｆ — ｒ ｉｏ ｔ ｙ ｔｆ ｏ ｈ ｅ ｌ ｅ ｐ ｉ ｄ ｎｕ
纳米蒙脱土改性水性聚氨酯的研究进展
形成 高 度有 序 的准 二维 水性聚氨酯（ ｕ 采用水作 为分散介质 ， ｗＰ ） 具 之 间靠 共 用氧 原子 连 接 ， 晶片， 晶胞平 行 叠 置 ， 于 ２１型三 层 夹 心结 构 ， 属 ： 有不污染环境 、 不易燃烧、 无毒并兼有溶剂型聚氨 酯 的很多优 异性能 而被广 泛应 用于 涂料 、 粘合剂 、 具 有很 高 的 刚性 ， 间不 易滑 移 。每 个 结构 单元 层 ｎ 长 宽 ０ ｘ０ ｎ 纺织工业 等领域 。 水性 聚氨酯 的耐水 性 、 但 附着 的尺度 约 ｌｍ 厚 、 × 为 １０ ｌ０ｎｌ的片层 ，
ＭＭＴ属于蒙脱土族矿物 ，天然蒙脱土是一 种层状结构、 片状结 晶的含水铝硅酸盐的土状矿 物， 主要成分为氧化硅 和氧化铝 ， 其化学通式为
（ ｌＭｇ ）ｉ ｌＯ ）・ ・ＨＯ （ 中 Ｍ ＝ ａ、 Ａ￣ ＝ｓ ｏｏ Ｈ ２（ ｎ ￣） 其 ． ｘ ｌ （ Ｍ Ｎ＋
等㈣。 目前所采用的有机改性剂主要有氨基酸、 烷
纳米 蒙脱 土 改性 水性 聚 氨 酯 的研 究 进展
王 焕 徐 恒志 张文荣 许 戈文
（ 安徽大学化学化工学 院 安徽省绿色高分子材料重点实验室 合肥 ２０３ ） ３ ０ ９
摘要 ： 纳米蒙脱土 因其特殊结构而在制备纳米复合材料领域起着举 足轻重的作用 。本 文综 述了纳米蒙脱 土改性水性 聚氨酯的制备方法 、 结构表征及 国内外最新研究进展。 关键词 ： 水性 聚氨酯 ； 纳米蒙脱土 ； 研究进展
力、 耐热性等尚不及溶剂型聚氨酯 ， 因而有必要对 水性聚氨酯进行改性以满足其应用需要［。纳米 ３ ｌ ４ ］ 粒子具有与宏观颗粒所不同的特殊 的体积效应 、
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究聚乙烯（Polyethylene,PE）是一种广泛应用的聚合物材料，是极富革新性的一种新型塑料材料，其具有良好的机械性能、耐热性、绝缘性、耐老化性和耐化学腐蚀性等特性。
近年来，随着工业的发展和电力行业的发展，改性超高分子量聚乙烯（Modified Ultra High Molecular Weight Polyethylene, MUHWPE）由于具有良好的抗腐蚀性和耐磨损性，作为一种重要的复合材料，被广泛地应用在电力行业中，如电缆外套、电缆套管、铜线绝缘套和电缆地下敷设等。
摩擦磨损现象是由于传动介质中悬浮着许多细小粒子，这些粒子在物体相对运动时，因交替地接触、抵抗、磨损而形成的现象。
摩擦磨损是由于摩擦，产生的搬运效应，和由于磨损，产生的磨蚀效应所共同形成的一种复合效应。
摩擦磨损通常是指摩擦接触面中的磨蚀和搬运作用，主要势能是摩擦和磨损依存一致性。
因此，研究与摩擦磨损有关的材料的性能和机制，对有效改善和防止摩擦磨损性能具有重要的意义。
超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene, UHMWPE）的特点是其分子量极为高，达到了100万-200万范围以上，其高分子量表现出良好的高强度、高刚性、耐磨损和耐化学腐蚀性等特性。
然而，由于UHMWPE的热稳定性和摩擦磨损性能较差，因此不太适合作为电力行业的工程材料应用。
为了提高UHMWPE的摩擦磨损性能，UHMWPE可以经过改性处理，获得改性超高分子量聚乙烯（Modified UHMWPE，MUHWPE），MUHWPE具有更好的抗腐蚀性和耐磨损性，在电力行业有着广泛的应用前景。
本文的主要目的是研究MUHWPE的摩擦磨损特性，主要通过对MUHWPE的摩擦磨损试验进行研究，具体内容包括试验条件的确定、试验结果的分析和摩擦磨损机理的探讨。
试验条件的确定：本文采用高速摩擦磨损试验机进行MUHWPE摩擦磨损试验，试验参数有：测试温度：20℃±2℃；摩擦系数：0.3；转速：3000r/min；机械剪断强度：25kN；摩擦磨损时间：1个小时；摩擦磨损类型：滑动摩擦磨损。
聚合物／蒙脱土阻燃纳米复合材料的研究进展
聚合物／蒙脱土阻燃纳米复合材料的研究进展综述了蒙脱土的阻燃机理、聚合物/蒙脱土阻燃复合材料研究现状，包括蒙脱土的种类、有机改性、聚合物基体及与其他阻燃剂协同阻燃对聚合物/蒙脱土复合材料阻燃性能的影响。
标签：聚合物；纳米复合材料；蒙脱土；阻燃1 前言聚合物因其性能优异、价格低廉而被广泛应用于各个领域，但是大多数的聚合物材料属于易燃、可燃材料，燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快，不易熄灭，还产生浓烟和有毒气体，因此对聚合物进行阻燃设计十分重要。
按阻燃元素种类，阻燃剂常分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂、无机阻燃剂等。
由于卤系阻燃剂阻燃的材料在燃烧时会产生大量有毒、有腐蚀性的烟雾，对环境、模具有污染、腐蚀作用。
基于环境保护和可持续发展的要求，无卤阻燃体系具有非常广阔的发展前景[1]。
纳米蒙脱土属于无机纳米阻燃剂，具有优良的力学性能、气体阻隔及阻燃效应、不影响材料的透明度以及低成本、加工方便等优点，不仅提高了聚合物的机械性能，也为聚合物阻燃开辟了新途径。
2 蒙脱土阻燃机理蒙脱土（MMT）阻燃机理主要表现在MMT促进材料燃烧时成碳并起到阻隔作用[2，3]。
MMT具有Lewis酸的特征，起到催化成碳作用。
MMT的Lewis 酸特征是由于在MMT层边缘部分配位的金属离子（如Al3+），或硅氧烷表面多价质点（如Fe2+和Fe3+）的同晶取代，或MMT层状结构内部的结晶缺陷导致的。
MMT作为成碳促进剂，可以抑制熔滴、降低材料的热释放速率、降低聚合物的降解速率以及提供聚合物/MMT纳米复合材料（PMN）抗燃烧的保护屏障。
MMT层有优良的绝缘性，可作为传质屏障，不仅使位于燃烧表面的层状MMT 可阻隔聚合物分解产生的可燃气体向燃烧界面扩散，而且可延缓外界氧气进一步进入材料内部的速度，从而起到延缓燃烧的作用。
Lewin[3]提出了一种PMN中MMT迁移和富集机理，该理论认为，由于MMT的表面自由能低，所以MMT 能迁移至PMN表面起到阻隔作用。
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究
改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究摩擦磨损是人类技术的重要组成部分，它影响着设备的性能和安全性。
此外，许多工程应用也涉及到摩擦磨损，特别是对于加工高分子材料，如聚乙烯（PE）。
对改性超高分子量聚乙烯（UPE）的摩擦磨损性能进行研究，有助于开发新的聚合材料，进而改善聚乙烯的摩擦磨损性能。
聚乙烯是一种常见的塑料材料，由单体乙烯（e）通过加成聚合而成。
它具有优良的耐热、耐疲劳性和低摩擦系数等性能，因此被广泛应用于汽车制造、日用品制造、医疗器械和航空工业等领域。
但是，由于聚乙烯具有较低的强度和较低的抗磨损性，加工过程中容易发生磨损。
因此，为改善PE的抗磨损性能，需要开发出具有更好摩擦磨损性能的材料。
改性超高分子量聚乙烯（UPE）是通过改性来改善聚乙烯摩擦磨损性能而开发出来的新型材料。
UPE是一种具有超高分子量和超高分子量分布范围（Mw/Mn）的聚乙烯，其强度和热稳定性比传统聚乙烯有显著改善，因此可用于多种应用，如医疗器械、电子电器、家用产品、航空工业等。
此外，UPE也具有良好的耐酸碱性、耐热老化性和耐候性等优点，从而使其在环境恶劣的条件下仍具有良好的摩擦磨损性能。
改性UPE的摩擦磨损特性取决于材料的性质，如配置方式、结构类型、分子量、粘度、断裂模量和热稳定性等。
为了了解UPE的摩擦磨损性能，有必要对各种改性UPE材料进行摩擦磨损性能测试，以了解不同改性UPE材料的摩擦磨损性能间的相互关系。
改性UPE的摩擦磨损性能可以通过电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、热重分析（TGA）和标准摩擦磨损实验等技术进行分析和表征。
准摩擦磨损实验可以用来研究不同类型材料的摩擦磨损行为，并测定摩擦系数和摩擦热量。
SEM和EDS可以用于定量分析材料表面微观形貌和成分，确定摩擦磨损过程中发生的物理和化学变化，进而建立有效的摩擦磨损模型。
TGA可以用来测定摩擦磨损时热量的去向，以表征热量不可逆转地从材料中释放，并为摩擦磨损机理的模拟和分析提供技术支持。
纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响
林业工程学报，２０２３，８（４）：３５－４２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２２１０００２收稿日期：２０２２－１０－０４㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０３－２７基金项目：湖北省技术创新专项重大项目（２０１９ＡＢＡ０９７）㊂作者简介：田飞宇，男，博士，研究方向为大片刨花板阻燃㊂通信作者：徐信武，男，教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｕｃａｒｐｅｎｔｅｒ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响田飞宇，毛威，朱春锋，徐德良，贾翀，徐信武∗（南京林业大学材料科学与工程学院，南京２１００３７）摘㊀要：传统阻燃剂在人造板中的应用已经十分成熟，但传统阻燃剂施加量较高㊁显著削弱胶合性能的问题一直未得到合理解决㊂将纳米蒙脱土加入胶黏剂中则为解决该问题提供了技术可能㊂为此，这项工作的重点是将纳米材料蒙脱土分散在酚醛（ＰＦ）树脂中，并压制大片刨花板㊂试验结果表明，在经过超声与搅拌处理之后纳米蒙脱土的层间距增大，有利于纳米蒙脱土在ＰＦ树脂中的分散㊂变温傅里叶红外光谱的结果表明钠基蒙脱土延缓了ＰＦ树脂固化㊂通过计算纳米蒙脱土改性ＰＦ树脂热分解残余质量分数的理论值并将其与试验结果进行比较，表明蒙脱土的加入提高了木材的热稳定性㊂力学性能结果显示，当钠基蒙脱土（ＮａＭＭＴ）的添加量占绝干刨花质量的０．０８％时，静曲强度与弹性模量提升幅度最大，分别为４２．６５％和２９．４６％，当有机蒙脱土（ＯＭＭＴ）的添加量占绝干刨花质量的０．４％时可以使内结合强度提高２１．７４％㊂同时在胶黏剂中加入质量分数１％ ５％的蒙脱土对大片刨花板极限氧指数数值的提升幅度为９．１３％ １６．９８％㊂采用纳米蒙脱土改性人造板中的胶黏剂是有效提高人造板阻燃性能与力学性能可行的方案㊂关键词：纳米蒙脱土；大片刨花板；阻燃性能；力学性能中图分类号：Ｓ７８１㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２３）０４－００３５－０８Ｅｆｆｅｃｔｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｅｎｏｌｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒｅｓｉｎｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓＴＩＡＮＦｅｉｙｕ，ＭＡＯＷｅｉ，ＺＨＵＣｈｕｎｆｅｎｇ，ＸＵＤｅｌｉａｎｇ，ＪＩＡＣｈｏｎｇ，ＸＵＸｉｎｗｕ∗（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｅｓａｆｅｔｙｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｒｎｇｒｅｅｎｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ｔｒａｄｉ⁃ｔｉｏｎａｌｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｉｎｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄｐａｎｅｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｉｓｓｕｅｏｆｔｈｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅｔｒａｄｉ⁃ｔｉｏｎａｌｆｌａｍｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｄｏｓａｇｅｓｅｖｅｒｅｌｙｗｅａｋｅｎｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｈａｓｎｏｔｂｅｅｎａｄｅｑｕａｔｅｌｙａｄｄｒｅｓｓｅｄ．Ｎａｎｏｍａ⁃ｔｅｒｉａｌｓ，ｔｙｐｉｃａｌｌｙｕｓｅｄａｔｌｏｗｌｅｖｅｌｓ（ｍａｓｓｒａｔｉｏ＜５％），ｈａｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ，ｓｕｃｈａｓｒｅ⁃ｄｕｃｔｉｏｎｓｏｆｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｒａｔｅ（ＨＲＲ）ａｎｄｍａｓｓｌｏｓｓｒａｔｅ（ＭＬＲ）．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｈｉｇｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｓｏｍｅｃａｓｅｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈｌｙａｎａｌｙｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅａｌｓｏｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｄｄｉｎｇｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｔｏａｄｈｅｓｉｖｅｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｆｏ⁃ｃｕｓｏｆｔｈｉｓｗｏｒｋｗａｓｔｏｄｉｓｐｅｒｓｅｔｈｅｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎａｐｈｅｎｏｌｉｃ（ＰＦ）ｒｅｓｉｎａｎｄｐｒｅｐａｒｅｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓｂｙｔｈｅｈｏｔ⁃ｐｒｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＸ⁃ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｌａｙｅｒｓｐａｃｉｎｇｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎ⁃ｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｎｄｓｔｉｒｒｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｗａｓｆａｖｏｒａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎＰＦｒｅｓｉｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｃｕｒｖｅｓｕｎ⁃ｄｅｒ８０ħｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｉｎｇｏｆＰＦｒｅｓｉｎｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙＮａ＋ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ（ＮａＭＭＴ），ｗｈｉｌｅｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ（ＯＭＭＴ）ｗｏｕｌｄａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｃｕｒｉｎｇｏｆｔｈｅＰＦｒｅｓｉｎ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｅｎｈａｎｃｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＮａＭＭＴ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈｅｇｒｅａｔｅｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆ４２．６５％ａｎｄ２９．４６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＮａＭＭＴｗａｓ０．０８％ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｄｒｙｗｏｏｄｍａｓｓ．ＴｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＯＭＭＴｗａｓｍｏｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｆｏｒｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｎｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２１．７４％ｗｈｅｎｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＯＭＭＴｗａｓ０．４％ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｄｒｙｗｏｏｄｍａｓｓ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔ⁃ｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｘａｍｉｎｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ａ林业工程学报第８卷ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｌｙｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｒｅｓｉｄｕｅｏｆｔｈｅＰＦｒｅｓｉｎｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ．Ｉｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｌｉｍｉｔｉｎｇｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓｃａｎｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ９．１３％ｔｏ１６．９８％ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆ１％ｔｏ５％ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｔｏｔｈｅａｄｈｅｓｉｖｅ．Ｔｈｅｕｓｅｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ⁃ｍｏｄｉｆｉｅｄａｄｈｅｓｉｖｅｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄｐａｎｅｌｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｌａｍｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓａｎｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ；ｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ；ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ㊀㊀大片刨花板（主要为定向结构刨花板）以小径级木材为主，力学性能优异，制造工艺成熟，在现代绿色建筑中已得到普遍应用，而进一步提升其阻燃性能㊁确保消防安全受到广泛关切㊂传统阻燃剂施加量较大，使用时通常会不同程度地降低板材的力学性能［１－５］㊂纳米填料的阻燃作用包括大幅度降低热释放速率峰值ＰＨＲＲ（５０％ ７０％）及质量损失速率ＭＬＲ（４０％ ６０％），增强作为传质㊁传热屏障的有机炭层充当催化剂，促进成炭反应［６－８］㊂如将纳米蒙脱土添加至聚丙烯㊁尼龙６及聚苯乙烯等热塑性树脂中可以提高材料极限氧指数值和ＵＬ⁃９４级别，达到抑烟㊁提高残炭量㊁降低热释放速率峰值等阻燃效果［９－１１］，并且作为填料时蒙脱土的添加量很少，通常仅占材料整体质量的１％ ５％［１２－１４］㊂酚醛（ＰＦ）树脂作为户外木结构材料常用胶黏剂，施胶量通常占绝干刨花质量的８％左右，其本身的芳香族结构有利于在燃烧过程中炭化［１５－１６］㊂近几年关于蒙脱土对ＰＦ树脂宏观力学性能影响的研究很多［１７－１８］，但是针对蒙脱土对酚醛树脂固化过程的研究较少，也很少将纳米蒙脱土作为大片刨花板的阻燃添加剂进行研究㊂笔者利用超声处理，将２种不同极性纳米材料蒙脱土以３种施加梯度分散在ＰＦ树脂中，对比不同极性蒙脱土在ＰＦ树脂（固含量４０％）中的分散效果㊂结合变温过程中胶黏剂的傅里叶红外光谱图分析不同蒙脱土对胶黏剂固化过程的影响，并将改性ＰＦ树脂应用于大片刨花板中，观察大片刨花板的阻燃性能与力学性能变化情况，并得到较优施加参数以对实际生产提供参考㊂１㊀材料与方法１．１㊀试验材料含水率为１０％的大片杨木刨花㊁ＰＦ树脂胶黏剂（固含量为４０％，ｐＨ为１０．５，广东太尔胶黏剂公司）㊁有机蒙脱土（ＯＭＭＴ，粒径０．０７５ｍｍ，浙江丰虹膨润土有限公司）㊁钠基蒙脱土（ＮａＭＭＴ，粒径０．０７５ｍｍ，浙江丰虹膨润土有限公司）㊁去离子水㊂１．２㊀改性ＰＦ树脂的制备在室温下，将ＰＦ树脂在磁力搅拌器上以３００ｒ／ｍｉｎ的稳定转速进行搅拌，然后将ＯＭＭＴ缓慢加入烧杯中继续搅拌３０ｍｉｎ，之后将搅拌好的混合物超声处理３ｈ，最后取出得到样品㊂本试验制备的改性ＰＦ树脂根据蒙脱土添加量与种类的不同共得到７组样品，如表１所示㊂表１㊀各组胶黏剂配方Ｔａｂｌｅ１㊀Ｆｏｒｍｕｌａｏｆｅａｃｈｇｒｏｕｐｏｆａｄｈｅｓｉｖｅ单位：％样品编号ＰＦ质量分数ＮａＭＭＴ质量分数ＯＭＭＴ质量分数对照组８００１％ＮａＭＭＴ８１０１％ＯＭＭＴ８０１３％ＮａＭＭＴ８３０３％ＯＭＭＴ８０３５％ＮａＭＭＴ８５０５％ＯＭＭＴ８０５㊀注：ＮａＭＭＴ与ＯＭＭＴ的质量分数为ＰＦ树脂固含量的质量百分比㊂１．３㊀大片刨花板的制备将刨花与胶黏剂在搅拌器（精密增力搅拌器，ＪＪ⁃１型，郑州南北仪器有限公司）中搅拌２ｍｉｎ后进行铺装和组坯，通过热压机（平板硫化机，ＸＬＢ型，青岛鑫城一鸣橡胶机械有限公司）热压成形㊂热压温度为１６０ħ，总热压时间为１０ｍｉｎ，热压压力依次为６ＭＰａ（０．５ｍｉｎ）㊁３ＭＰａ（３ｍｉｎ）㊁１ＭＰａ（６．５ｍｉｎ）㊂最后将刨花板锯切成一定规格的锯材，每种大片刨花板重复压制２块㊂１．４㊀蒙脱土插层与分散效果测试为检测蒙脱土在胶黏剂中的分散情况，利用组合型多功能水平Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤＵｌｔｉｍａＩＶ型，日本Ｒｉｇａｋｕ）对添加３％质量分数ＯＭＭＴ㊁３％质量分数ＮａＭＭＴ的ＰＦ与不添加蒙脱土的ＰＦ绝干粉末（粒径０．１８ｍｍ）进行测试，测试范围选取３ʎ １０ʎ㊂１．５㊀物理力学性能测试使用微机控制电子万能试验机，依据ＧＢ／Ｔ１７６５７ ２０２２‘人造板及饰面人造板理化性能试验方法“，对板材的静曲强度（ＭＯＲ）㊁弹性模量６３㊀第４期田飞宇，等：纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响（ＭＯＥ）㊁内结合强度（ＩＢ）和２４ｈ吸水厚度膨胀率（ＴＳ）进行测试㊂三点弯曲试验每组重复４次，内结合强度试验每组重复１０次，２４ｈ吸水厚度膨胀率试验每组重复１０次㊂１．６㊀傅里叶红外光谱测试为测试将蒙脱土加入ＰＦ树脂后对ＰＦ树脂固化时间延长或缩短的具体影响程度，将５％质量分数的ＮａＭＭＴ与ＯＭＭＴ分别添加至ＰＦ树脂中，并搅拌０．５ｈ后超声处理３ｈ，分别命名为ＰＦＮａＭＭＴ和ＰＦＯＭＭＴ㊂将３组样品放入１２０ħ的干燥箱中固化５０ｍｉｎ，每１０ｍｉｎ取一次样品，将提取出的试样进行ＫＢｒ压片，将液体或黏性ＰＦ树脂样品涂抹在纯ＫＢｒ压片上进行测试㊂１．７㊀热稳定性与燃烧性能测试为研究不同的纳米蒙脱土对ＰＦ树脂以及ＰＦ树脂与木粉混合物热稳定性的影响，使用热重分析仪（ＮＥＴＺＳＣＨＴＧ２０９Ｆ型，德国耐驰公司），在３０ｍＬ／ｍｉｎ流速的氮气气氛中，以１０Ｋ／ｍｉｎ的升温速率，分析了２种蒙脱土粉末㊁经３％质量分数蒙脱土改性前后的ＰＦ树脂绝干粉末㊁杨木粉末以及杨木与改性ＰＦ树脂混合粉末在２５ ８００ħ的质量变化情况，粉末粒径为０．１５ ０．１８ｍｍ㊂根据以下公式计算混合物的理论残炭量：理论值１＝ＣＭˑｐＭ＋ＣＡˑｐＡ＋ＣＷˑｐＷ；理论值２＝Ｃｍａˑｐｍａ＋ＣＷˑｐＷ㊂其中：Ｃｉ表示ｉ物质的实际残炭量；ｐｉ表示ｉ物质在混合物中的质量占比；Ｍ表示蒙脱土，Ａ表示ＰＦ树脂，Ｗ表示杨木木粉，ｍａ表示蒙脱土改性ＰＦ树脂㊂依据ＧＢ／Ｔ２４０６．２ ２００９‘塑料用氧指数法测定燃烧行为第２部分：室温试验“，以氧指数测定仪（ＨＣ９００⁃２型，南京上元分析仪器有限公司），采用极限氧指数法（ＬＯＩ）对各种板材进行燃烧性能测试，并使用环境扫描电子显微镜（ＳＥＭ，Ｑｕａｎｔａ２００型，美国ＦＥＩ公司）对测试后的试样拍摄照片，观察微观尺度下试样燃烧的程度㊂为探究蒙脱土的加入是否有助于大片刨花板的成炭过程，通过ＳＥＭ对极限氧指数测试回收样品的炭层部分进行表征㊂２㊀结果与分析２．１㊀Ｘ射线衍射仪分析纳米黏土改性ＰＦ树脂的Ｘ射线衍射图见图１，样品的片层间距见表２㊂根据Ｂｒａｇｇ公式计算了蒙脱土的层间距，ＮａＭＭＴ自身层间距为１．２８ｎｍ，ＯＭＭＴ的片层间距为２．４５ｎｍ㊂经过超声处理，３％ＮａＭＭＴ的片层间距增大为１．４８ｎｍ，该结果表明ＮａＭＭＴ的片层有剥离趋势，更有利于ＮａＭＭＴ在ＰＦ树脂中的分散；３％ＯＭＭＴ的片层间距为１．５３ｎｍ，较纯ＯＭＭＴ有所减小，但是３％ＯＭＭＴ的层间距仍大于３％ＮａＭＭＴ㊂图１㊀纳米黏土改性ＰＦ树脂的Ｘ射线衍射图Ｆｉｇ．１㊀Ｘ⁃ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｌａｙｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ表２㊀样品的片层间距Ｔａｂｌｅ２㊀Ｌａｍｅｌｌａｒｓｐａｃｉｎｇｏｆｓａｍｐｌｅｓ样品编号２θ／（ʎ）层间距／ｎｍＯＭＭＴ３．６１２．４５ＮａＭＭＴ６．９４１．２８３％ＯＭＭＴ５．７７１．５３３％ＮａＭＭＴ５．９８１．４８２．２㊀傅里叶红外光谱分析８０ħ下不同时间３种胶黏剂的形态㊁３种胶黏剂的变温红外图谱㊁ＰＦ树脂固化反应中官能团变化示意图和３种胶黏剂的Ｒ值（羟甲基与亚甲基浓度的比值）变化曲线见图２㊂从图２ｂ中可以看出，在高温下，ＰＦ树脂的亚甲基键（ ＣＨ２ ，１４５２ｃｍ－１）和羟甲基（ ＣＨ２ＯＨ，１０１０ｃｍ－１）伸缩振动特征峰［１９］在不断变化㊂根据ＰＦ树脂的固化机理，在固化过程中首先由苯酚和甲醛反应生成不稳定中间产物亚甲基醌，而亚甲基醌很快会继续反应，生成的产物含有羟甲基和亚甲基；然后缩聚反应生成线型甲阶ＰＦ树脂，甲阶ＰＦ树脂含有羟甲基（ ＣＨ２ＯＨ）㊁亚甲基（ ＣＨ２ ）㊁亚甲基醚键（ ＣＨ２Ｏ）等；之后继续加热会进一步缩聚成丙阶ＰＦ树脂，此时体型结构的丙阶ＰＦ树脂含有一定数量亚甲基键，而羟甲基数量大大减少㊂ＰＦ树脂在固化初期亚甲基数量较多，在固化过程中羟甲基和亚甲基数量比不断波动，在反应结束时羟甲基数量大大减少，所以随着固化反应的进行Ｒ值处于波动状态，最后会出现下降趋势㊂在图２ｂ中，ＰＦ树脂在０ｍｉｎ时亚甲基波峰较大，５０ｍｉｎ时亚甲基仍有波峰而羟甲基波峰接近消失，从７３林业工程学报第８卷而证明上述过程㊂在图２ｄ中，４０ ５０ｍｉｎＰＦＮａＭＭＴ的Ｒ值高于ＰＦ树脂，说明ＮａＭＭＴ延缓了ＰＦ树脂的缩聚过程，而ＰＦＯＭＭＴ的Ｒ值一直低于ＰＦ树脂，说明ＯＭＭＴ会加速ＰＦ树脂的固化㊂ａ）８０ħ下不同时间３种胶黏剂的形态；ｂ）３种胶黏剂的变温红外图谱；ｃ）ＰＦ树脂固化反应中官能团变化示意图；ｄ）３种胶黏剂的Ｒ值变化曲线㊂图２㊀不同胶黏剂性能分析结果Ｆｉｇ．２㊀Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄｈｅｓｉｖｅｓ２．３㊀热重分析热重分析曲线和结果分别如图３和表３所示㊂如图３ａ所示，ＮａＭＭＴ从室温至８００ħ的过程中质量损失仅为８．２％，而经过季铵盐有机改性剂插层的ＯＭＭＴ热稳定明显下降，ＯＭＭＴ在３３２．５７ħ时快速热解，残炭率为６５．０３％㊂ＰＦ树脂的热降解分为３个阶段：后固化㊁热变形和环开裂㊂第１阶段的质量损失是由于羟甲基之间缩合反应产生水，进而蒸发失重，导致ＰＦ树脂在１７５ħ之前产生连续质量损失；第２阶段的质量损失是由于羟甲基与苯环氢发生缩合反应产生水造成的，导致３００ħ之前的质量损失；第３阶段是ＰＦ树脂分子链裂解产生小分子挥发，如一氧化碳㊁甲烷等㊂加入蒙脱土后，由于纳米材料的比表面积较大，界面相互作用强，使ＰＦ树脂分子链与其层间具有较强的范德瓦尔斯力，导致加热过程中，一些小分子不易于从ＰＦ树脂中挥发；并且蒙脱土的片层结构也起到一定阻隔作用，提高了ＰＦ树脂的热稳定性，但是改性后的ＰＦ树脂热解温度并没有发生太大变化㊂由于ＯＭＭＴ的层间插层剂为烷基季铵盐，热稳定性较差，所以相应的质量损失更多㊂如图３ｃ所示，杨木木粉在１４２ħ开始发生明显失重，在约３５４ħ时失重速率达到最大，ＰＦ树脂的加入对杨木的热解过程影响较小，但是会增加木材的热分解残余质量分数㊂在与木粉混合的ＰＦ树脂中加入蒙脱土后，可以明显提高混合物的热解起始温度㊂为了探究蒙脱土是否会催化影响ＰＦ树脂或者木粉胶黏剂混合物的热分解残余质量分数，将理论值与实际值进行了比较分析，如表４所示㊂从表４可以看出，理论热分解残余质量分数均低于实际热分解残余质量分数，这表明混合物中各物质之间并不是互不干扰地进行热解，而是蒙脱土可以促进ＰＦ树脂成炭，并且加入ＰＦ树脂中的蒙脱土对木粉的成炭过程也是有催化效果的㊂这些结果表明，蒙脱土催化影响了木材的热分解残余质量分数，并且ＮａＭＭＴ的催化效果更加明显㊂８３㊀第４期田飞宇，等：纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响ａ）不同树脂与蒙脱土的热重曲线；ｂ）不同树脂与蒙脱土的失重速率曲线；ｃ）不同蒙脱土与树脂和木粉混合物的热重曲线；ｄ）不同蒙脱土与树脂和木粉混合物的失重速率曲线㊂图３㊀热重分析曲线Ｆｉｇ．３㊀Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｃｕｒｖｅｓ表３㊀热重分析结果Ｔａｂｌｅ３㊀Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ样品编号Ｔ５％／ħＴ１５％／ħＴｐｅａｋ１／ħＴｐｅａｋ２／ħＴｐｅａｋ３／ħＴｐｅａｋ４／ħ残余质量分数／％ＯＭＭＴ２６６．３９３３２．５７２８３．４３３８３．６１ ６５．０３ＮａＭＭＴ６０１．８７６４８．９４９１．８０ＰＦ１５１．９９２７６．３９１６４．２４２７４．３７５０２．７２５１．１４３％ＯＭＭＴ１６６．１３２６４．３６１６６．１３２６４．３６４９５．７２７６６．０６５２．４６３％ＮａＭＭＴ９１．３１２７２．３９１５３．０２２５３．３６４９３．７２７５３．０７５７．９８Ｗｏｏｄ１４２．１５２８８．４９２８３．４８３５３．５９１３．５１Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ１３５．１４２９０．９９２９８．５１３４５．９３１８．１５Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＮａＭＭＴ２０３．２４２７３．４８２２３．２８３５３．５５２２．９８Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＯＭＭＴ２２８．３４２８８．５２１９８．２４３５３．５５１９．７１㊀注：Ｔ５％为失重５％时的分解温度，Ｔ１５％为失重１５％时的分解温度，Ｔｐｅａｋ１为第一峰值温度，Ｔｐｅａｋ２为第二峰值温度，Ｔｐｅａｋ３为第三峰值温度；Ｗｏｏｄ表示杨木木粉，Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ表示杨木木粉与ＰＦ树脂的混合物（杨木木粉与ＰＦ树脂固含量按照质量比１００ʒ８进行混合），Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＮａＭＭＴ表示杨木木粉与３％质量分数ＮａＭＭＴ改性ＰＦ树脂的混合物，Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＯＭＭＴ表示杨木木粉与３％质量分数ＯＭＭＴ改性ＰＦ树脂的混合物㊂表４㊀各试样在８００ħ热分解残余质量分数的理论值与实际值Ｔａｂｌｅ４㊀Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄａｃｔｕａｌｖａｌｕｅｓｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｔ８００ħｆｏｒｅａｃｈｓａｍｐｌｅ单位：％样品编号理论值１理论值２实际值３％ＯＭＭＴ５１．５４５２．４６３％ＮａＭＭＴ５２．３２５７．９８Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ１６．２９１８．１５Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＮａＭＭＴ１６．３８１６．８０２２．９８Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＯＭＭＴ１６．３２１６．３９１９．７１２．４㊀力学性能分析大片刨花板的制备流程如图４ａ所示，在所测试的样品中，１％ＮａＭＭＴ和１％ＯＭＭＴ分别在各自组别中的静曲强度与弹性模量达到最大值（表５），但是ＯＭＭＴ改性的ＰＦ树脂所压制的大片刨花板静曲强度和弹性模量下降更明显，甚至低于未改性组，并且下降幅度随着添加量的增加而增加㊂５％ＯＭＭＴ组的静曲强度与弹性模量下降程度达到最大，降幅分别为２５．３７％和１４．９７％㊂加入ＮａＭＭＴ后板材整体的静曲强度和弹性模量却有少量提升，９３林业工程学报第８卷在所测的试样中，１％ＮａＭＭＴ组的提升幅度最大，静曲强度与弹性模量分别提升了４２．６５％和２９．４６％；随着ＮａＭＭＴ的继续加入，静曲强度与弹性模量也有所下降，但是总体上仍高于未改性大片刨花板㊂２种蒙脱土对大片刨花板力学性能影响差异可能是多方面的，首先从图４ｂ的端面密度分析结果来看，大片刨花板的密度分布曲线呈现出较为平缓的马鞍型㊂制备过程中的人工铺装等因素会导致曲线有所差异，并且不同板材中部密度的高低与板材所表现出的内结合强度大小的排序规律一致，板材表层密度的高低与静曲强度大小的排序一致㊂第２个原因可能与蒙脱土对ＰＦ树脂固化过程的影响有关，在三点弯曲试验中，表层刨花更容易发生破坏［２０］㊂根据傅里叶红外光谱分析结果，ＮａＭＭＴ会延长ＰＦ树脂的固化时间，而ＯＭＭＴ会促进ＰＦ树脂的缩聚，导致ＯＭＭＴ组的表面在固化时更容易产生预固化，从而降低ＯＭＭＴ组的静曲强度㊂在内结合强度方面，ＯＭＭＴ的提升效果更好，且ＯＭＭＴ较ＮａＭＭＴ的提升效果更加明显，并高于未改性大片刨花板㊂在ＯＭＭＴ组中内结合强度随着ＯＭＭＴ添加量的增加而增加，在所测的试样中，增幅最大的为５％ＯＭＭＴ，此时大片刨花板的内结合强度提高了２１．７４％；而在ＮａＭＭＴ试样中，只有１％ＮａＭＭＴ组的内结合强度高于对照组㊂与内结合强度对应的是吸水厚度膨胀率，ＯＭＭＴ组的吸水厚度膨胀率也普遍低于ＮａＭＭＴ组，并且均低于未改性大片刨花板㊂图４㊀大片刨花板制备及物理力学性能Ｆｉｇ．４㊀Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ表５㊀阻燃大片刨花板的静曲强度和弹性模量Ｔａｂｌｅ５㊀Ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ样品编号静曲强度／ＭＰａ弹性模量／ＭＰａ内结合强度／ＭＰａ吸水厚度膨胀率／％对照组３３．９０（６．０１）３９４７．４７（１１４６．６１）０．６９（０．３１）２６．２３（６．７６）１％ＮａＭＭＴ４８．３６（８．０９）５１１０．５０（７８９．５５）０．８３（０．１８）２６．５２（７．５２）１％ＯＭＭＴ３９．０７（１０．６５）４９６０．６８（１４２８．４４）０．７４（０．１４）２２．８８（４．０５）３％ＮａＭＭＴ４１．５８（１３．７２）３９４１．８５（９４０．３１）０．５３（０．０２）２４．４７（３．５７）３％ＯＭＭＴ３２．７８（５．１２）３９１４．３６（１３７３．３６）０．８３（０．１７）２３．２８（３．００）５％ＮａＭＭＴ４３．１５（１４．２５）４７８４．８６（３２９．２４）０．５５（０．１６）３１．９６（４．５９）５％ＯＭＭＴ２５．３０（５．２５）３３５６．４０（６９１．００）０．８４（０．０６）２２．９２（４．５２）㊀注：括号中为标准偏差，下同㊂０４㊀第４期田飞宇，等：纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响２．５㊀极限氧指数分析ＰＦ树脂中添加ＮａＭＭＴ和ＯＭＭＴ后，板材整体的阻燃性能有所提升，并且随着添加量从１％增加至５％，阻燃性能也进一步得到提升，在胶黏剂中加入质量分数１％ ５％的蒙脱土对总体极限氧指数数值的提升幅度为９．１３％ １６．９８％（表６）㊂蒙脱土的片层边缘部分配位的金属离子使得蒙脱土具有Ｌｅｗｉｓ酸性，因此具备催化成炭的作用，使得刨花在燃烧后的炭层不呈现出大片碎块，而是呈现出具有较为完整木材结构的炭层（图５）㊂而ＯＭＭＴ是利用季铵盐进行预先插层的，季铵盐的热分解温度较低，在木材达到着火点之前有部分溢出，从而使ＯＭＭＴ的阻燃效果略低于ＮａＭＭＴ㊂表６㊀极限氧指数结果Ｔａｂｌｅ６㊀Ｌｉｍｉｔｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘｒｅｓｕｌｔｓ单位：％编号极限氧指数对照组２４．２０（０．２６）１％ＮａＭＭＴ２６．７９（０．３６）１％ＯＭＭＴ２６．４１（０．２４）３％ＮａＭＭＴ２７．５１（０．３１）３％ＯＭＭＴ２７．７０（０．１０）５％ＮａＭＭＴ２８．３１（０．２４）５％ＯＭＭＴ２７．６２（０．４３）图５㊀经过极限氧指数测试后大片刨花板的炭层形貌Ｆｉｇ．５㊀Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｃｈａｒａｆｔｅｒｔｈｅｌｉｍｉｔｉｎｇｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘｔｅｓｔ３㊀结㊀论１）将蒙脱土纳米材料改性ＰＦ树脂用于制备大片刨花板对板材的力学有明显影响，ＮａＭＭＴ的加入使得大片刨花板的三点弯曲测试结果较好㊂２）在所测的试样中，当ＮａＭＭＴ的添加量占绝干刨花质量的０．０８％时，静曲强度与弹性模量提升幅度最大，分别为４２．６５％和２９．４６％；而ＯＭＭＴ的加入对大片刨花板内结合强度提升更有利，当ＯＭＭＴ的添加量占绝干刨花质量的０．４％时可以使内结合强度提高２１．７４％，２种蒙脱土在力学性能方面表现的差异性可能与蒙脱土对ＰＦ树脂固化过程的影响有关㊂３）综合本研究结果，在力学性能方面，最佳添加组为１％ＮａＭＭＴ，并且ＮａＭＭＴ在阻燃性能方面的表现比ＯＭＭＴ更突出，当ＮａＭＭＴ添加量占绝干刨花质量的０．４％时，极限氧指数可以提高约１７．０％㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］范友华，王勇，邓腊云，等．硼酸协同多聚磷酸铵改性桉木胶合板的阻燃性能［Ｊ］．中南林业科技大学学报，２０２２，４２（５）：１５０－１５９．ＤＯＩ：１０．１４０６７／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７３－９２３ｘ．２０２２．０５．０１７．ＦＡＮＹＨ，ＷＡＮＧＹ，ＤＥＮＧＬＹ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｆｌａｍｅｒｅ⁃ｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＥｕｃａｌｙｐｔｕｓｐｌｙｗｏｏｄｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｂｏｒｉｃａｃｉｄａｎｄａｍｍｏｎｉｕｍｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉ⁃ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２２，４２（５）：１５０－１５９．［２］ＴＡＮＧＬＤ，ＷＵＹＢ，ＹＵＡＮＬＰ，ｅｔａｌ．ＴｈｅｈｅａｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｍｏｋｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆＭ⁃Ｓｉ⁃ｐｈｏｓｐｈｏｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓｃａｔａｌｙｚｅｄｂｙｍｅｔａｌｓａｌｔ⁃ｄｏｐｅｄＡＰＰｓｉｌｉｃｏｎｇｅｌｉｎｓｉｔｕｂｕｉｌｄｉｎｗｏｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，２０２１，１４６（６）：２３５３－２３６４．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１０９７３－０２０－１０５３０－３．［３］ＺＨＩＭＹ，ＹＡＮＧＸ，ＦＡＮＲ，ｅｔａｌ．Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｒｅｖｉｅｗｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｆｌａｍｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ：ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ，ｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌ⁃ｏｐｍｅｎｔｓ，ａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ，２０２２，２０１：１０９９７６．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｌｙｍｄｅｇｒａｄｓｔａｂ．２０２２．１０９９７６．［４］黄燕萍，陆弘毅，张帅，等．层层自组装聚电解质对胶合板力学及阻燃性能的影响［Ｊ］．林业工程学报，２０２２，３６（６）：５３－６０．ＤＯＩ：１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２１１１０２３．ＨＵＡＮＧＹＰ，ＬＵＨＹ，ＺＨＡＮＧＳ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｌａｙｅｒｂｙｌａｙｅｒｓｅｌｆ⁃ａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｆｌａｍｅｒｅ⁃ｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｌｙｗｏｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２２，３６（６）：５３－６０．［５］ＴＩＡＮＦＹ，ＸＵＤＬ，ＸＵＸＷ．ＳｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆＡＰＰａｎｄＴＢＣｆｉｒｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｓｏｎｔｈｅｐｈｙｓｉｃｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｔｒａｎｄｂｏａｒｄ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），２０２２，１５（２）：４３５．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｍａ１５０２０４３５．［６］ＰＯＮＮＡＲＥＮＧＡＮＨ，ＫＡＭＡＲＡＪＬ，ＢＡＬＡＣＨＡＮＤＲＡＮＳＲ，ｅｔａｌ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｏｖｅｌＧＬＡＲＥｌａｍｉｎａｔｅｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｎａｎｏｃｌａｙ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，２０２１，４２（８）：４０１５－４０２８．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐｃ．２６１１３．［７］ＫＡＲＢＨＡＲＩＶＭ，ＸＩＡＮＧＪ．Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｏ⁃ｃｌａｙｅｐｏｘｙｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｕｓｅｉｎｃｉｖｉｌｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ⁃ＰｌａｓｔｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２２，６１（２）：２２０－２２９．ＤＯＩ：１０．１０８０／２５７４０８８１．２０２１．１９７６２０５．［８］ＹＡＮＧＹ，ＰＡＬＥＮＣＩＡＪＬＤ，ＷＡＮＧＮ，ｅｔａｌ．Ｎａｎｏｃａｒｂｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｍｅｒｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ（Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），２０２１，２６（１５）：４６７０．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ２６１５４６７０．［９］陈宝书，廖力，赵天宝，等．有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯［Ｊ］．化工新型材料，２０１８，４６（１１）：１８１－１８４．ＣＨＥＮＢＳ，ＬＩＡＯＬ，ＺＨＡＯＴＢ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆｏｒ⁃ｇａｎｉｃｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｗｉｔｈｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｏｎｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ［Ｊ］．ＮｅｗＣｈｅｍｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，４６（１１）：１８１－１８４．［１０］ＬＩＵＲ，ＬＵＯＳＰ，ＣＡＯＪＺ，ｅｔａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ（ＯＭＭＴ）ｍｏｄｉｆｉｅｄｗｏｏｄｆｌｏｕｒａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｐｏｌｙ（ｌａｃｔｉｃａｃｉｄ）［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＡ：ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，２０１３，５１：３３－４２．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａ．２０１３．０３．０１９．１４林业工程学报第８卷［１１］ＳＺＵＳＴＡＫＩＥＷＩＣＺＫ，ＫＩＥＲＳＮＯＷＳＫＩＡ，ＧＡＺＩＮ＇ＳＫＡＭ，ｅｔａｌ．Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＰ／ＯＭＭＴｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ，２０１１，９６（３）：２９１－２９４．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｌｙｍｄｅｇｒａｄｓｔａｂ．２０１０．１１．００１．［１２］ＹＡＤＡＶＳＭ，ＬＵＢＩＳＭＡＲ，ＷＩＢＯＷＯＥＳ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎａｎｏｃｌａｙｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｉｏｎｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｕｒｅａ⁃ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒｅｓｉｎａｄｈｅｓｉｖｅｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＢｕｌｌｅｔｉｎ，２０２１，７８（５）：２３７５－２３８８．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ００２８９－０２０－０３２１４－３．［１３］ＬＵＢＩＳＭＡＲ，ＰＡＲＫＢＤ．Ｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｌｏｗｍｏｌａｒｒａｔｉｏｕｒｅａ⁃ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒｅｓｉｎａｄｈｅｓｉｖｅｓｖｉａｉｎｓｉｔｕｍｏｄｉｆｉｃａ⁃ｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄｎａｎｏｃｌａｙ［Ｊ］．ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｈｅｓｉｏｎ，２０２１，９７（１４）：１２７１－１２９０．ＤＯＩ：１０．１０８０／００２１８４６４．２０２０．１７５３５１５．［１４］ＧＯＧＯＩＧ，ＣＨＯＷＤＨＵＲＹＣ，ＭＡＪＩＴＫ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｎａｎｏｃｌａｙｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｏｓｉｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｅｄｇｒｅｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂａｓｅｄｏｎｃｈｉｃｋｅｎｆｅａｔｈｅｒｆｉｂｅｒａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｏｉｌ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０２１，６１（１）：２８８－３００．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐｅｎ．２５５７５．［１５］ＺＨＯＵＲ，ＬＩＷＪ，ＭＵＪＪ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｄｉｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎａｔｅａｎｄｍｅｌａｍｉｎｅｏｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），２０１９，１３（１）：１５８．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｍａ１３０１０１５８．［１６］ＨＵＡＮＧＨ，ＳＨＩＹ，ＬＶＧＰ，ｅｔａｌ．Ｆｌａｍｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄａｇｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅｓｈｅｅｔｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｌｉｎｅａｒｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｃｈａｒｒｉｎｇａｇｅｎｔ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ，２０１５，１２２：１３９－１４５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｌｙｍｄｅｇｒａｄｓｔａｂ．２０１５．０９．０２１．［１７］ＷＡＮＧＸＺ，ＷＡＮＧＳＱ，ＸＩＥＸＱ，ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉ⁃ｓｃａｌｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎａｎｏｃｌａｙｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｏｏｄ／ｐｈｅｎｏｌｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｂｏｎｄｌｉｎｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｈｅ⁃ｓｉｏｎａｎｄＡｄｈｅｓｉｖｅｓ，２０１７，７４：９２－９９．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｉｊａｄｈａｄｈ．２０１７．０１．００４．［１８］许文，吴其胜，吴乐华，等．蒙脱土插层改性酚醛树脂复合材料及其摩擦磨损性能［Ｊ］．材料科学与工程学报，２０１５，３３（２）：２０７－２１０．ＤＯＩ：１０．１４１３６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１６７３－２８１２．２０１５．０２．０１２．ＸＵＷ，ＷＵＱＳ，ＷＵＬＨ，ｅｔａｌ．Ｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｒｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，３３（２）：２０７－２１０．［１９］张莹，胡宏林，王在铎，等．基于变温红外的苯基苯酚改性酚醛树脂固化机理研究［Ｊ］．复合材料科学与工程，２０２１（５）：３７－４２．ＤＯＩ：１０．１９９３６／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９６－８０００．２０２１０５２８．００５．ＺＨＡＮＧＹ，ＨＵＨＬ，ＷＡＮＧＺＤ，ｅｔａｌ．Ｃｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｂｌｅｔｅｍ⁃ｐｅｒａｔｕｒｅＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒａ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１（５）：３７－４２．［２０］ＬＩＷＺ，ＬＩＤＨ，ＤＵＡＮＹＪ，ｅｔａｌ．ＣｏｍｂｉｎｉｎｇＸ⁃ｒａｙＣＴａｎｄＤＩＣｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＯＳＢ［Ｊ］．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２２，３５４：１２９１２５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｏｎｂｕｉｌｄｍａｔ．２０２２．１２９１２５．（责任编辑㊀莫弦丰）２４。
超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨损研究资料
超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨损研究1 前言超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种新型工程塑料，1958年由德国科学家发明了UHMWPE的合成方法，到60年代末国外实现了工业化生产。
我国正式投产是在70年代末80年代初开始的，它具有耐磨损、耐腐蚀、耐冲击、自润滑、摩擦因数小、耐低温等优良特性。
超高分子量聚乙烯虽然有许多优良特性但也有许多不足：硬度低、强度低、耐热性能差、有蠕变性等，为了弥补这些不足和进一步提高其耐磨性可对其进行填料(超细玻璃微珠、二硫化钼、滑石粉、玻璃纤维、碳纤维、聚四氟乙烯)改性。
此外，应根据其应用工矿条件和要求进行不同的改性。
作者用M-200型摩擦磨损试验机进行了环(45#钢)块摩擦磨损试验研究，并在腐蚀磨损试验机上进行了超高分子量聚乙烯沙浆磨损试验。
2 实验仪器、设备及原料和添加剂2.1 原料和添加剂● 超高分子量聚乙烯：白色粉末，M-Ⅱ型，北京助剂二厂生产；● 抗氧剂：北京化工三厂生产；● 偶联剂：硅烷类，南京曙光化工总厂生产；● 超细玻璃微珠：450目，从发电厂粉煤灰筛选(图1)；图1 超细玻璃微珠的形貌(图略)●二硫化钼：200目，市售；● 碳纤维：辽宁锦州斌富隆塑料有限公司(图2)；图2 碳纤维的形貌(图略)● 聚四氟乙烯：型号7A-J(约200目)，日本三井株式会社生产(图3)；图3 聚四氟乙烯的形貌(图略)●玻璃纤维：南京化工研究院生产(见图4)；图4 玻璃纤维的形貌● 滑石粉：200目，市售。
2.2 实验设备● M-200型磨损试验机，宣化材料试验厂生产。
● MSH型腐蚀磨损试验机，宣化材料试验机厂生产，转速为低速中的高速(683r/min)。
2.3 测试仪器称重仪器：湘仪-岛津电子分析天平AEL-200，中国长沙湘仪天平仪器厂。
2.4 试件制备试件毛坯的制备采用烧结压制法，具体工艺为：把配好的原料称重装进喷洒过脱模剂的模具中，然后放进烤箱在195℃下烘80min后，取出模具放到压力机上加压，压力大小按制品上下端面面积考虑为8MPa，模具在压力机上加压的同时进行自然冷却，冷却10min～15min即可卸压开模取出制品，就完成了1个试件毛坯的加工过程。
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偶联修饰纳米蒙脱土/超高分子量聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能温建萍，甄明辉，沈洲(南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京 210016)摘要：通过模压烧结法制备了超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)与硅烷(silane, s)和钛酸酯(titanate, t)偶联剂修饰的纳米蒙脱土(nano-montmorillonite，nano-MMT)复合材料，nano-MMT含量由0到15%(质量分数，下同)。
采用45#钢为摩擦对偶件的往复滑动式摩擦磨损试验机，在室温干摩擦条件下测试了复合材料的摩擦学性能，实验条件为：接触压力P=8.0kN、滑动速度v=1.8m/min、时间t=3h；用扫描电镜观察了复合材料磨损表面的形貌并分析了磨损机理。
结果表明：随nano-MMT含量的增加，偶联修饰的nano-MMT/UHMWPE复合材料的硬度、摩擦系数和磨损率增加；偶联修饰改善了复合材料的摩擦学性能；与钛酸酯相比,硅烷偶联修饰nano-MMT/UHMWPE复合材料的硬度和摩擦学性能更好。
用5%硅烷偶联修饰的nano-MMT，5%钛酸酯偶联剂修饰的nano-MMT和5% nano-MMT增强的UHMMPE复合材料的摩擦系数µ、摩擦温度θ、磨损率W分别为：µs=0.124，µt=0.135，µ=0.180；θs=92℃，θt=96℃，θ=94℃；W s=4.25×10–7mm3/(N·m)，W t=6.31×10–7 mm3/(N·m)，W=18.80×10–7 mm3/(N·m)；两种偶联修饰复合材料的表面磨损情况相似，含5% nano–MMT的复合材料主要表现为粘着磨损，而含15% nano–MMT的复合材料主要表现为表层和亚表层的脆性疲劳断裂。
关键词：硅烷偶联剂；钛酸酯偶联剂；超高分子量聚乙烯；摩擦磨损；复合材料中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2007)08–1040–06FRICTION WEAR BEHA VIOR OF COUPLING MODIFIED NANO-MONTMORILLONITE/ULTRA HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE COMPOSITESWEN Jianping，ZHEN Minghui，SHEN Zhou(College of Material Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016) Abstract: The ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) / nano-montmorillonite (MMT) composites modified with si-lane and titanate coupling agent were made by the compression mould /sintering technique. Composites from 0 to 15% (in mass, the same below) were prepared. The friction and wear properties of the composites were tested against a 45 carbon steel counterfact on a reciprocating tribometer at room temperature and under dry friction conditions. The experimental conditions were a contact pressure of 8 kN, a sliding velocity of 1.8 m/min, and a sliding time of 3 h. The worn surface of the composites was examined by scanning electron microscopy, as an attempt to examine the wear mechanism of the composites. The results show that the hardness, friction coefficient and wear rate of nano-MMT reinforced UHMWPE composites modified with silane and titanate coupling agent increase with the increase of content of nano-MMT. The tribological properties of UHMWPE composites modified with silane and titanate coupling agent were improved. The composite modified with silane coupling agent has higher hardness and better tribological proper-ties than the composite modified with titanate coupling agent. The friction coefficientμ, friction temperature θand wear rate W of the UHMMPE composites of 5% nano-silane coupling agent modified MMT, 5% nano-titanate coupling agent modified MMT and 5% nano-MMT are respectively µs=0.124,µt=0.135,µ=0.180;θs=92℃,θt=96℃,θ=94℃; W s=4.25×10–7 mm3/(N·m), W t=6.31×10–7 mm3/(N·m), W=18.80×10–7 mm3/(N·m). The surface wear of the two kinds of composites modified with silane and titanate coupling agent are similar. The wear mechanism of the composite of 5% nano-MMT exhibits mainly adhesion, but the composite of 15% nano-MMT is translated to brittle breakage of the wear surface.Key words: silane coupling agent; titanate coupling agent; ultra high molecular weight polyethylene; friction and wear; composite超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)是一种具有优异的耐磨损、耐冲击、耐化学腐蚀、自润滑等特性的新型热塑性工程塑料，得到了日益广泛地应用[1]。
但是UHMWPE收稿日期：2006–12–01。
修改稿收到日期：2007–03–05。
基金项目：航空科学基金(04G52044)资助项目。
第一作者：温建萍(1956～)，女，副教授，硕士研究生导师。
Received date:2006–12–01. Approved date: 2007–03–05. First author: WEN Jianping (1956—), female, associate professor. E-mail: zlmwjp@第35卷第8期2007年8月硅酸盐学报JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol. 35，No. 8August，2007温建萍等：偶联修饰纳米蒙脱土/超高分子量聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能· 1041 ·第35卷第8期存在表面硬度和热变形温度低，抗弯强度及蠕变性能差等性能缺陷[2]。
研究发现[3–8]：通过填充改性是改善UHMWPE性能的有效方法。
纳米粒子具有强的表面效应、体积效应以及量子尺寸效应等特性，使其与聚合物材料复合后，具有许多不同于常规微粒的新奇物理和力学性能[9]。
蒙脱土(montmorillonite, MMT)具有二维纳米结构的属性，单位晶层的厚度一般在1.2～1.5nm之间，层间域内填充有水化阳离子层，并可被有机分子或有机阳离子交换。
MMT 二维片层的单层厚度不足1nm，各片层之间被聚合物填补分散后，可使MMT的晶片以单片层的形式分散在高分子聚合物中，进而制成聚合物/蒙脱土纳米复合材料。
将具有阳离子交换性、可塑性和热稳定性的层状硅酸盐结构的MMT直接或表面改性后填充到聚合物中可以使聚合物增强或增韧[10]。
但是，未经适当处理的MMT粉体表面呈“亲水疏油”的极性状态，与聚合物基体的相容性差。
关于用偶联剂修饰MMT增强与UHMWPE基复合材料的摩擦学性能的研究尚未见报道。
据此，采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂修饰纳米(nano)-MMT，通过模压烧结法制备了nano-MMT/UHMWPE复合材料，并研究了nano-MMT表面的不同修饰与添加量对UHMWPE基复合材料在干摩擦条件下的摩擦学行为与磨损机理。
1 实验1.1 样品制备实验用UHMWPE为北京助剂二厂产，白色粉末，粒径约为300µm，分子量约为3×106，密度为0.936g/cm3；nano-MTT为武汉地大纳米有限公司产，乳白色粉末，粒径为20～300nm，密度为1.1 g/cm3；硅烷(silane, s)偶联剂采用南京翔飞化学研究所产KH–570型γ–甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，分子式为CH2=CCH3COO(CH2)3Si(OCH3)3，无色透明液体，密度为1.040g/cm3，沸点为255℃；钛酸酯(titanate, t)偶联剂为南京翔飞化学研究所产NXT–502型白色固体粉末，熔点为90～95℃，分解温度≥245℃；无水乙醇为市售。