超高分子量聚乙烯耐磨复合材料性能与应用
超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能及应用前景
超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能及应用前景超高分子量聚乙烯（Ultra-high-molecular-weight polyethylene, UHMWPE）复合材料，是一种具有卓越性能和广泛应用前景的新型材料。
在工程领域中，阻燃性能是评价材料质量的重要指标之一。
本文将探讨超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能，并展望其在各个领域的应用前景。
一、超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能1.1 阻燃性能的定义与重要性阻燃性能是指材料在受到火焰作用时能够自身化学构造的改变或其他措施来减缓火焰蔓延的能力。
良好的阻燃性能能够极大地减少火灾事故对人员和财产的损害，因此在工程材料中具有重要的地位。
1.2 超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃机制超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃机制主要包括物理阻隔效应和化学阻燃效应。
物理阻隔效应是指复合材料中添加阻隔剂，阻碍火焰或热源对材料的侵蚀；化学阻燃效应是指复合材料中添加阻燃剂，通过吸收或减少燃烧释放的热量、燃烧产物等来达到阻燃的效果。
1.3 超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能测试方法常用的测试方法包括垂直燃烧试验、水平燃烧试验、氧指数测试等。
这些测试方法能够客观地评估材料的阻燃性能，为材料的研发和应用提供参考。
二、超高分子量聚乙烯复合材料的应用前景2.1 航空航天领域超高分子量聚乙烯复合材料因其低密度、高强度和良好的耐磨性，在航空航天领域具有广阔的应用前景。
例如，在飞机结构、导弹零件等方面，超高分子量聚乙烯复合材料能够减轻重量、提高机动性能，同时具备出色的阻燃性能，保证航空器的安全性。
2.2 电子电气领域超高分子量聚乙烯复合材料在电子电气领域中具有广泛的应用前景。
由于其出色的绝缘性能和耐高温性能，可作为电气绝缘材料或电子器件的支架材料，提供可靠的电气绝缘保护，并能有效地减少火灾事故的发生频率。
2.3 交通运输领域在交通运输领域，超高分子量聚乙烯复合材料可以用于车辆外壳、座椅支架等关键部件。
高分子聚乙烯板应用范围
高分子聚乙烯板具有以下优点：1．高耐磨性：在塑料中耐磨性居首，甚至超过某些金属材料。
2．高抗冲击性：冲击强度在工程塑料中名列前茅，其冲击强度随分子量的增大而提高，在分子量为150万时达到最大值，液氮中（-195℃）也能保持优异的冲击强度。
3．自润滑性良好：摩擦因数极低，在无润滑条件下仅次于聚四氟乙烯（PTFE）；当它以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。
4．耐化学腐蚀性：能在一定温度和浓度范围内耐受各种腐蚀性介质（强氧化性酸液除外）及有机介质（荼溶剂除外）。
5．冲击能吸收性优异：冲击能吸收值在所有塑料中最高，具有优良的削音效果。
6．易加工：可通过多种加工方法成型，满足不同的需求。
7．可定制性强：可以根据客户的不同性能需求，生产出如阻燃型、耐磨性、耐高温型、高强度型等不同类型的高分子聚乙烯板。
1．强大的抗冲击性能，可承受强力撞击。
2．极低的摩擦系数，自润滑效果显著，减少能量消耗。
3．出色的耐化学腐蚀性，适应多种化学环境。
4．良好的抗粘附性能，不易粘连异物。
5．极低的吸水率，不受潮湿影响。
6．优异的耐低温性能，在低温下保持性能稳定。
7．无毒无味，卫生环保，可用于食品接触。
8．密度小，重量轻，便于安装和运输。
9．易于加工，可满足不同形状和尺寸的需求。
例如，在物料输送领域，其耐磨性使输送管道的使用寿命延长；在化工行业，耐腐蚀性保障了设备在恶劣化学环境中的正常运行。
高分子聚乙烯板是一种性能优异的工程塑料板材，具有广泛的应用领域。
一、工业领域1．矿业◆矿仓衬板：由于高分子聚乙烯板具有极高的耐磨性、自润滑性和耐腐蚀性，可以有效减少矿石、煤炭等物料对矿仓壁的磨损和腐蚀，延长矿仓的使用寿命。
◆溜槽衬板：安装在矿山的溜槽内壁，可降低物料流动的阻力，减少磨损和堵塞，提高输送效率。
2．机械制造◆零部件：可制作齿轮、轴套、滑块等机械零部件，其自润滑性可减少摩擦和磨损，降低噪音，提高设备的运行效率和寿命。
超高分子量聚乙烯纤维用途
超高分子量聚乙烯纤维用途1、防弹防护方面的应用UHMWPE纤维在安全防护用品领域的应用集中体现了UHMWPE 纤维的优异性能，UHMWPE纤维复合材料的抗冲击韧性很好，比冲击吸收能量是高级复合材料中最高的，其比冲击吸收能量分别是芳纶、碳纤维和E玻璃纤维复合材料的2.6倍，3倍和1.8倍，因此适用于防弹衣、头盔和防弹装甲等，目前所生产的UHMWPE纤维主要用于生产轻质防弹头盔、防弹板及软质防弹服等防护材料。
由于UHMWPE纤维的耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料，如坦克防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、防弹衣等，其中以防弹衣的应用最为引人注目。
它具有轻柔的优点，现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维。
UHMWPE纤维的防护织物主要用于防切割、防刺、防链齿等领域，如手套、击剑套服等。
2、缆绳及绳索方面的应用缆绳及绳索方面的应用用该纤维制成的绳索、缆绳、船帆和渔具适用于海洋工程，是UHMWPE纤维的最初用途。
UHMWPE纤维具有轻质高强、使用周期长、耐磨、耐湿、断裂伸长大等特性，而普遍用于负力绳索、重载绳索、救捞绳、拖拽绳、帆船索和钓鱼线等。
用此纤维制成的直径lcm 的绳索断裂强度达120kN，与钢丝绳相比，重量减少50%，强度却能提高15%，寿命是钢丝绳几倍，使用及存放方便，有着广阔的前景。
在航空航天领域，已用于航天飞机着陆的减速降落伞、飞机上悬吊重物的绳索、高空气球的基材和吊索等，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。
传统船用缆绳一般采用涤纶、锦纶和丙纶工业丝，国内生产使用较多的是锦纶缆绳和丙纶缆绳，两者约各占一半。
采用UHMWPE纤维用于制造替代上述品种的缆绳，其成品不仅能克服丙纶制品易老化而导致强度迅速下降的一系列问题，还由于其密度小于水及其他纤维，从而解决了涤纶和锦纶缆绳操作重量大、沉入水中易缠绕螺旋桨而引起事故等各种难题。
荷兰DSM公司的UHMWPE纤维用于制造缆绳的要占总产量的40%，说明绳索是UHMWPE纤维应用的重要领域。
改性超高分子量聚乙烯纤维在复合材料中的应用
改性超高分子量聚乙烯纤维在复合材料中的应用简介：改性超高分子量聚乙烯（Modified Ultra-High Molecular Weight Polyethylene，简称MUHMWPE）是一种新型的聚合材料，其独特的性能使其在复合材料领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍MUHMWPE纤维在复合材料中的应用，包括增强材料、填料和增韧剂等方面。
1.增强材料：MUHMWPE纤维作为增强材料可以显著提高复合材料的强度和刚度。
由于MUHMWPE纤维具有极高的拉伸强度和模量，可以作为增强材料用于增加复合材料的力学性能。
研究表明，将MUHMWPE纤维与复合材料基体进行组合，可以显著提高材料的拉伸强度、压缩强度和冲击强度等力学性能，以及耐磨损性能。
MUHMWPE纤维增强的复合材料广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域，提高产品的承载能力和使用寿命。
2.填料：MUHMWPE纤维作为填料可以改善复合材料的热性能和防火性能。
由于MUHMWPE纤维具有较低的熔点和热导率，可以有效降低填料中的热传导性能，提高复合材料的绝热性能。
此外，MUHMWPE纤维具有良好的热稳定性和阻燃性，可以作为填料用于提高复合材料的防火性能。
研究表明，将MUHMWPE纤维作为填料加入复合材料中，可以显著提高材料的热稳定性、防火性能和耐热性能，降低材料的热传导性能，提高复合材料的使用寿命和安全性能。
3.增韧剂：MUHMWPE纤维作为增韧剂可以提高复合材料的韧性和耐冲击性。
由于MUHMWPE纤维具有良好的延展性和抗撕裂性能，可以有效增加复合材料的韧性和耐冲击性能。
研究表明，将MUHMWPE纤维作为增韧剂加入复合材料中，可以显著提高材料的韧性和耐冲击性能，降低材料的脆性断裂特性，提高复合材料的耐久性和安全性能。
总结：改性超高分子量聚乙烯纤维作为一种新型的材料，在复合材料领域有着广泛的应用前景。
将MUHMWPE纤维作为增强材料、填料和增韧剂加入复合材料中，可以显著提高复合材料的力学性能、热性能、防火性能、韧性和耐冲击性。
超高分子量聚乙烯的基本特性与应用领域
超高分子量聚乙烯的基本特性与应用领域超高分子量聚乙烯（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE），是一种具有特殊结构和优异性能的高分子材料。
它以其独特的性质和广泛的应用领域，成为当今高性能材料领域的热门研究课题之一。
本文将重点介绍超高分子量聚乙烯的基本特性和其在不同应用领域的广泛应用。
一、超高分子量聚乙烯的基本特性1. 高分子量：超高分子量聚乙烯的分子量通常在100万到900万之间，是普通聚乙烯的几十甚至上百倍。
这种高分子量使其具有优异的物理性质，如高强度、高韧性和高耐磨性。
2. 超高吸收能力：超高分子量聚乙烯具有出色的吸能性能，可有效吸收冲击能量，减轻物体碰撞时的冲击和振动，使其成为理想的防护材料。
在运动保护用品、防护设备和防爆材料等领域得到广泛应用。
3. 优异的耐磨性：超高分子量聚乙烯具有出色的耐磨性能，在干燥或湿润条件下都能维持较低的摩擦系数。
因此，它被广泛应用于输送设备、滑轨、滑板等需要耐磨性能的领域。
4. 低摩擦系数：超高分子量聚乙烯的表面摩擦系数非常低，易于形成自润滑膜，具有良好的滑动性。
它在食品加工、输送设备和滑动元件等领域具有广泛的应用。
5. 良好的化学稳定性：超高分子量聚乙烯对大多数化学品具有良好的耐腐蚀性能，在恶劣环境下也能保持较好的稳定性。
它被广泛应用于化工、制药等领域的管道、储罐等设备。
二、超高分子量聚乙烯的应用领域1. 高强度绳索与索具：由于超高分子量聚乙烯具有出色的强度和耐磨性，它在船舶、航空、登山和运动器材等领域被广泛用于制造高强度绳索、缆绳和索环等。
2. 自润滑轴承与导轨：超高分子量聚乙烯的低摩擦系数和优良的耐磨性能使其成为理想的自润滑材料，广泛应用于机械设备的轴承、导轨和滑动元件上。
3. 制造业和工业领域：超高分子量聚乙烯在制造业和工业领域有着广泛的应用。
它可以制成机械零部件、密封件、垫片等，用于减振、减噪和降低运动摩擦等方面。
超高分子量聚乙烯应用
超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下，聚合而成的粘均分子量大于300万的热塑性工程塑料。
超高分子量聚乙烯产品具有极高的耐磨性、抗冲击性、优良的抗内压强度、耐环境应力开裂性、良好的自润滑、抗粘附性、独特的耐低温性、优良的化学稳定性等优越性能，广泛应用于冶金、电力、石油、纺织、造纸、食品、化工、机械、电气等行业。
超高分子量聚乙烯是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下，聚合而成的粘均分子量大于300万的热塑性工程塑料。
这种聚合物自六十年代末问世以来，由于其多种优异性能，而受到广泛的关注，但是由于特殊的难加工性，而限制了它的开发应用。
直到七十年代末才由发达国家如日本、美国、德国等的研究机构和大公司开始实现产业化。
从而揭开了超高分子量聚乙烯大规模应用的序幕。
随着各国不断加大研究力度，逐渐发展出了烧结、柱塞挤出、螺杆挤出以及注塑等成型方法，为大规模应用超高分子量聚乙烯奠定了基础。
超高分子量聚乙烯被誉为神奇的塑料。
具有以下特点：1、优异的耐磨性，耐磨强度是碳钢的7倍；2、摩擦系数小，不粘附性好；3、抗冲击强度高，尤其是低温抗冲击性优异，是目前已知塑料中最高的；4、优异的化学稳定性；除极少数溶剂对其有腐蚀性外，常见的无机、有机酸、碱、盐和有机溶剂对这种材料都没有腐蚀性。
超高分子量聚乙烯在化学稳定性上类似于聚四氟乙烯，是一种惰性材料。
5、优异的抗老化性能，在自然日照条件下，超高分子量聚乙烯的老化寿命为50年。
超高分子量聚乙烯复合材料的防腐性能及应用前景
超高分子量聚乙烯复合材料的防腐性能及应用前景超高分子量聚乙烯复合材料是一种具有优秀性能的新型材料，具有良好的防腐性能和广泛的应用前景。
本文将从防腐性能和应用前景两个方面进行阐述。
一、超高分子量聚乙烯复合材料的防腐性能超高分子量聚乙烯复合材料具有出色的防腐性能，主要体现在以下几个方面：1. 良好的耐腐蚀性能：超高分子量聚乙烯复合材料具有很高的耐腐蚀性能，不易受酸碱、盐等化学腐蚀介质的侵蚀，可以在恶劣环境下长期使用。
2. 抗紫外线性能：超高分子量聚乙烯复合材料具有良好的抗紫外线性能，可以在阳光暴晒的环境下长时间使用，不易老化变黄。
3. 耐磨性能：由于超高分子量聚乙烯具有极高的分子量和线性结构，使得材料具有优异的耐磨性能，特别适用于高垂直循环速度、高颗粒流速的场合。
4. 良好的粘附性能：超高分子量聚乙烯复合材料表面具有较低的表面能和很高的分子表面自由能，使其具有良好的粘附性能，能够与其他材料牢固结合。
二、超高分子量聚乙烯复合材料的应用前景超高分子量聚乙烯复合材料在多个领域具有广阔的应用前景：1. 煤矿行业：由于超高分子量聚乙烯复合材料的优异耐磨性能和抗腐蚀性能，可以用于制作输送带、导煤槽和煤浆管道等，提高煤矿生产效率和延长设备使用寿命。
2. 港口码头：超高分子量聚乙烯复合材料可以制作不锈钢丸输送带，用于散粒物料的输送，具有耐腐蚀、耐磨损、无粉尘污染等特点。
3. 化工行业：超高分子量聚乙烯复合材料可以制作化工设备中的阀门、泵体、密封件等，能够有效减少设备的维修次数和停机时间，提高化工生产的安全性和稳定性。
4. 污水处理：超高分子量聚乙烯复合材料可以制作污水处理设备中的管道、接头等，具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，能够有效延长设备使用寿命，减少维修次数。
5. 冶金行业：超高分子量聚乙烯复合材料可以用于制作铸铁滑动条、渣铸工件和导向板等，具有良好的耐磨性和耐高温性能，能够提高冶金生产的效率和质量。
综上所述，超高分子量聚乙烯复合材料具有优异的防腐性能和广泛的应用前景。
超高分子量聚乙烯板作用
超高分子量聚乙烯板作用超高分子量聚乙烯（简称UHMWPE）板是一种具有很高分子量的聚合物材料，具有许多优异的性能和广泛的用途。
下面将探讨UHMWPE板的作用和特点。
首先，UHMWPE板具有很高的耐磨性。
这是由于其分子链结构的特殊性质所致，分子链之间存在大量的微晶区和岛状结构，这使得UHMWPE板具有出色的耐磨性能，尤其是在低温和高速摩擦条件下表现出色。
因此，UHMWPE板广泛应用于输送系统、滑道、矿石车等需要耐磨性材料的领域。
其次，UHMWPE板具有出色的自润滑性。
分子链之间存在许多高分子量的线性状分子，可以充当润滑剂，减少材料表面的摩擦和磨损。
因此，UHMWPE板具有良好的滑动性能，在干摩擦条件下具有较低的摩擦系数。
这使得UHMWPE板成为制造轴承、齿轮和滑动结构件的理想选择。
此外，UHMWPE板还具有优异的抗冲击性。
由于分子链的高分子量和特殊结构，UHMWPE板具有较高的韧性和强度。
当受到冲击或挤压力时，UHMWPE板能够吸收能量并分散冲击力，从而有效地保护相关设备和结构。
因此，UHMWPE板广泛应用于防护设备、挡板和缓冲材料等领域。
此外，UHMWPE板还表现出良好的低温性能。
在极端低温条件下，UHMWPE板仍然能够保持良好的物理性能，这使得它在低温环境中的应用有着广泛的前景。
例如，UHMWPE板可用于制造冷冻设备、航空航天部件和极寒地区的工程结构。
另外，UHMWPE板还具有优异的化学稳定性。
它可以抵抗各种化学物质的腐蚀和侵蚀，包括酸、碱、溶剂和水等。
这使得UHMWPE板在化工、食品加工和水处理等领域有着广泛的应用。
同时，UHMWPE板还具有良好的耐日光性能，可用于户外结构和设备。
最后，UHMWPE板还表现出很高的绝缘性能。
它是一种优异的绝缘材料，可以抵御电流和电磁波的干扰。
因此，UHMWPE板可用于电力设备和电子元件的绝缘保护。
总而言之，UHMWPE板具有耐磨、自润滑、抗冲击、化学稳定、低温性能和绝缘等多种优异特性，广泛应用于工业制造、化工、电力、食品加工、矿山等领域。
超高分子量聚乙烯的性能与应用
超高分子量聚乙烯的性能与应用超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE），这名字听起来是不是有点拗口？但它在我们的生活中可发挥着不小的作用呢！我记得有一次去参观一家工厂，看到工人们正在操作一台大型机器，生产的就是用超高分子量聚乙烯制成的零部件。
当时我好奇地凑过去看，只见那原材料像是一大卷白色的塑料布，软软的，还有点弹性。
工人师傅告诉我，可别小瞧了这东西，它的性能可厉害着呢！先来说说它的耐磨性吧。
超高分子量聚乙烯的耐磨性那真是一绝！比一般的金属材料都要强好多倍。
比如说，在矿山运输矿石的传送带上，那些矿石不断地摩擦着传送带，如果用普通的材料，没几天就得磨损得不成样子，需要频繁更换，费时费力又费钱。
但要是用上超高分子量聚乙烯做的传送带，就能大大延长使用寿命，减少维修和更换的次数。
它的耐冲击性也相当出色。
就像有一次我在公园里看到小朋友们玩滑梯，那滑梯的表面就是用超高分子量聚乙烯做的。
小朋友们滑下来的时候冲击力可不小，但这滑梯却丝毫没有受损的迹象。
这是因为超高分子量聚乙烯能够承受很大的冲击力而不变形，保障了小朋友们玩耍的安全。
还有它的自润滑性，这可是个很神奇的特点。
想象一下，两块普通的材料相互摩擦，会产生很大的阻力，甚至会发热。
但超高分子量聚乙烯就不一样了，它自身就像是涂了一层润滑油一样，摩擦系数特别低。
在一些需要减少摩擦的机械部件中，比如轴承、齿轮等，使用超高分子量聚乙烯就能让机器运转得更加顺畅，减少能量的损耗。
超高分子量聚乙烯的耐化学腐蚀性也很强。
在化工厂里，各种化学物质对材料的腐蚀性很大。
但用超高分子量聚乙烯制作的管道、容器等，可以很好地抵抗这些化学物质的侵蚀，保证生产的安全和稳定。
基于这些优异的性能，超高分子量聚乙烯在很多领域都得到了广泛的应用。
在医疗领域，它可以用来制作人工关节，替代那些受损的关节，帮助患者重新恢复行动能力。
超高分子量聚乙烯复合材料的导电性能及应用前景
超高分子量聚乙烯复合材料的导电性能及应用前景超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为一种具有优异性能的高分子材料，具备高强度、高韧性、低摩擦系数、优异的化学稳定性等特点。
然而，由于UHMWPE本身属于绝缘材料，其导电性能较差，限制了其在某些领域的应用。
为了克服这一问题，人们通过添加导电材料制备了UHMWPE复合材料，以提高其导电性能。
本文将探讨UHMWPE复合材料的导电性能及应用前景。
一、UHMWPE复合材料的导电性能导电材料的添加可以有效提高UHMWPE材料的导电性能。
常见的导电材料包括碳纳米管、导电纤维、金属粉末等。
这些导电材料在UHMWPE中形成了连续的导电网络，从而提高了材料的导电性能。
此外，导电材料的添加还可以调控复合材料的导电性能，使其在不同领域具备不同的导电性能，适应多种应用需求。
二、UHMWPE复合材料的应用前景1. 静电消散材料由于UHMWPE具有良好的摩擦系数和低表面电阻，可以用于制备静电消散材料。
将导电材料掺入UHMWPE中，可以形成导电网络，从而提高材料的导电性能。
这种静电消散材料可以广泛应用于电子产品、防静电设备等领域，有效避免静电积聚引发的安全隐患。
2. 导电塑料制品通过在UHMWPE中添加导电材料，可以制备导电塑料制品。
这种导电塑料具有优异的导电性能和机械性能，可以广泛应用于电气设备、电子器件等领域。
例如，用导电UHMWPE制造的电线电缆外护套可以提高电缆的导电性能和机械强度，提高电线电缆的使用寿命和安全性。
3. 功能性复合材料导电UHMWPE可以与其他功能性材料复合，制备具有特殊功能的复合材料。
例如，将导电UHMWPE与磁性材料复合，可以制备用于电磁屏蔽的复合材料。
这种复合材料不仅具有优异的导电性能，还具备电磁屏蔽的功能，可广泛应用于电磁屏蔽材料、电子封装材料等领域。
4. 新能源领域应用导电UHMWPE在新能源领域也具有广阔的应用前景。
例如，利用导电UHMWPE制备的锂离子电池隔膜，可以提高电池的导电性能和稳定性，增强电池的循环寿命和安全性。
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超高分子量聚乙烯耐磨复合材料性能与应用邓如生黄安民朱志勇姜稳定刘银中国南车株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲 412007摘要：本文介绍了两种桥梁支座关键耐磨材料，即超高分子量聚乙烯（UHMWPE）复合材料和聚四氟乙烯（PTFE）材料的制备。
并对其性能进行了详细对比研究。
研究结果表明，经过改性UHMWPE复合材料比PTFE具有更为突出的综合力学性能，特别是承载能力高、抗蠕变性能好、耐磨损性能突出，是高速铁路、公路桥梁支座理想的耐磨材料。
通过对UHMWPE复合材料磨损形貌表征，浅析了磨损机理，指出了影响复合材料耐磨的关键因素。
关键词：超高分子量聚乙烯；聚四氟乙烯；耐磨材料；桥梁支座；性能近年来，我国高速铁路发展突飞猛进，短短几年间建成全球运营时速最快的客运专线，让世人惊叹。
随着列车设计时速越来越高，对列车运行的平稳性和对桥梁结构抗挠和抗扭刚度及重载、耐磨等安全性提出了更高要求[1]。
桥梁支座不仅传递桥梁上部的荷载，还能调节上部结构和下部结构之间的相对位移，对高速列车的安全和舒适起着非常重要作用，因此，铁道部规定，时速超过200km 的高速铁路桥梁需配置桥梁支座。
而桥梁支座耐磨材料是支座中至关重要的滑动部件，主要起着承载、摩擦作用，其质量直接影响桥梁支座的性能和使用寿命。
这必然要求桥梁支座耐磨材料具有优异的承载能力、抗蠕变性能、自润滑及耐磨等特性。
聚四氟乙烯(PTFE) 耐磨材料具有良好的自润滑性能，我国上世纪七十年代以来采用PTFE作为公路、铁路桥梁支座耐磨材料得到广泛应用。
但其存在设计承载能力偏低、活载位移速率偏小、易冷流[2-4]、磨损率偏高等缺点，难以满足铁路高速、重载的要求。
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）具有耐磨损、耐冲击、耐低温、自润滑和不易粘附异物等优良性能[5]，在国外被称为“神奇的塑料”。
本世纪初德国毛勒公司将超高分子量聚乙烯改性，进一步改善了超高分子量聚乙烯的抗蠕变和自润滑特性，替代PTFE应用于高速铁路及磁悬浮列车的桥梁支座上，以适应支座快速位移的需要。
超高分子量聚乙烯同时也具有成型加工困难、表面硬度低，机械强度不高，耐热性差、导热性差以及应力开裂等许多缺点。
本课题组通过采用润滑耐磨剂、纳米导热剂共混改性以及化学交联改性，制备了高强度、高承载、抗蠕变、耐热性能好以及优异耐磨性能的改性超高分子量聚乙烯复合耐磨材料[6]，本论文对其性能与PTFE材料进行了对比研究。
1 实验部分1.1 UHMWPE复合材料制备取UHMWPE原料（分子量大于300万）100份，润滑耐磨剂（自制）3份，纳米导热剂2份，有机交联剂0.2份高速混合均匀后于15MPa、230±5℃加热熔融3h，冷却模压定型为UHMWPE复合材料耐磨板（UHMWPE复合材料）。
1.2 PTFE材料制备取PTFE细粉（粒径＜50μm）于30MPa冷压后，室温静置24h后于380±5℃恒温烧结5h制得PTFE耐磨板材（PTFE材料）。
1.3 性能检测1.3.1蠕变率将样品加工成Φ100*7 mm，使用图1）所示的工装，将样品放入限位工装后，对样品匀速加载至90MPa（加载时间1min），记录此时的厚度变化，同时再次将传感器置零，保持90MPa压力记录24小时样品形变量，算出样品厚度变化率即为蠕变率。
图1 承载能力测试工装示意图1.3.2 摩擦磨耗实验本论文采用两种摩擦磨耗实验：干摩擦和油脂摩擦。
干摩擦试验参照GB/T 5478-2008标准，采用H-22磨轮，载荷为1Kg，连续磨4000r(转速为60r/min)，考察摩擦试验前后重量变化。
油脂摩擦采用双剪试验方法，参照参照《客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件补充规定》和铁路行业标准TB/T 2331-2004。
UHMWPE复合材料与PTFE 材料油脂摩擦实验条件及工装示意图分别如表1和图2 所示。
表1 UHMWPE复合材料与PTFE材料摩擦实验测试条件图2 摩擦测试工装示意图1.3.3 其它测试其它测试均按国家或行业标准要求进行。
2 结果与讨论2.1 桥梁支座简介将改性超高分子量聚乙烯复合原材料通过模压烧结即得耐磨板材，产品实物见图3。
耐磨板典型特点是一表面非常光滑，并带有储油的储油坑，作用是利用光滑面和油脂降低摩擦系数，提高产品耐磨性能；而另外一面带有一定纹路，相对较粗糙，目的是便于产品的安装和固定。
耐磨板材是盆式橡胶支座和球型支座等桥梁支座重要组成部分，图4是盆式橡胶支座典型结构。
在该结构中，耐磨板起着两个作用：一是利用其竖向刚度和弹性变形，向桥墩传递桥面的支承反力，承受垂直荷载及适应梁端转动；二是通过耐磨材料与滑动板组成的摩擦副，利用其低摩擦系数，可使梁端能自由滑动，水平位移不受限制，保证了桥梁结构在活载、温度变化、混凝土收缩和蠕变等因素作用下能自由变形。
因此，耐磨材料在桥梁减振隔震、减少桥梁摩擦、提高桥梁支座使用寿命起了至关重要的作用。
图3 UHMWPE复合耐磨产品图4 盆式橡胶支座结构图2.2 物理机械性能将制备的UHMWPE复合材料及PTFE材料在相同测试条件下，按照相同检测方法进行性能检测，其物理机械性能见表1。
从表1可以看出，UHMWPE复合材料密度小，材质轻，PTFE材料的密度是UHMWPE复合材料的2.3倍。
UHMWPE复合材料的断裂伸长率为320%，稍低于PTFE材料，但UHMWPE复合材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度以及弹性模量均明显要高于PTFE材料，尤其是UHMWPE复合材料的抗冲击性能十分优异。
表1 UHMWPE复合材料与PTFE材料物理机械性能性能指标单位测试方法典型值UHMWPE复合材料PTFE材料密度g/cm3GB/T 1033 0.94 2.17 球压痕硬度MPa ISO 2039-1 37.3 28.5 拉伸强度MPa ISO 527-1 43.1 37断裂伸长率% ISO 527-3 320 380 弹性模量MPa GB/T 1040 826 420 压缩强度MPa GB/T 1041 35.4 27.9 弯曲强度MPa GB/T 9341 18.7 12.3缺口冲击强度21℃kJ.m-2ASTM D4020NB 15 -60℃kJ.m-2NB 17.32.3 耐热性能纯超高分子量聚乙烯耐热温度较低、热变形温度约45℃，低于PTFE材料热变形温度；导热性能差，导热系数约0.3 W/m*K，此极大限制了材料的应用。
经过改性后的UHMWPE复合材料热变形温度有明显提升，达到58℃，与PTFE材料接近。
而且其导热系数也提高近一倍，为替代PTFE材料应用于桥梁支座耐磨材料打破了瓶颈，也极大拓展了其在建筑、工程机械等领域应用的可能。
表2 UHMWPE复合材料与PTFE材料耐热性能性能指标单位测试方法典型值UHMWPE复合材料PTFE材料热变形温度℃GB/T 1634-2004 58 61导热系数W/m*K ASTM D5470 0.58 0.262.4 抗重载性能本论文采用蠕变率来表征材料的承载能力。
超高分子量聚乙烯、PTFE耐磨板在不同压力下的蠕变率见图5。
从图5看出，在承载压力情况下，随着时间增加，蠕变率明显上升，蠕变4h后，变化不大，材料蠕变性能基本趋于稳定；同时表明：UHMWPE复合材料在90MPa和190MPa压应力下的限位承载压缩蠕变率均要明显低于PTFE材料，其在90MPa压应力下的形变量约为PTFE材料蠕变率的1/2，在190MPa压应力下的形变量与PTFE材料在90MPa压应力下的蠕变情况相当，蠕变量为32%。
从材料蠕变后情况（图6）也可以明显看出，即使在190MPa 压力下恒压24h，UHMWPE复合材料样品变形较小，而此时PTFE材料变形已接近破坏，实验表明UHMWPE复合材料PTFE材料具有更高的承载能力和抗蠕变能力。
蠕变率 /%图（a ）90MPa （左为PTFE 材料，右为UHMWPE 复合材料）（b ）190MPa （左为PTFE 材料，右为UHMWPE 复合材料）图6 UHMWPE 复合材料与PTFE 材料不同压力下蠕变24h 后样品图2.5 耐磨性能将纯UHMWPE 及UHMWPE 复合材料干磨后的样品表面通过扫描电镜进行观察，表面形貌见图7。
可以看出，纯UHMWPE 干磨后样品表面出现大量毛刺，这是UHMWPE 表层被抽丝形成的碎屑。
而UHMWPE 复合材料表面毛刺的大小和数量明显减少，但形成了少量犁沟沟痕。
图7 纯UHMWPE材料（左）与UHMWPE复合材料（右）磨损表面SEM照片将UHMWPE复合材料通过压制储油坑在疲劳试验机上进行摩擦系数及50km 磨耗测试，结果表明:UHMWPE复合材料的静摩擦系数低，在磨耗里程为3-25km 时，动摩擦系数比较稳定，这是由于配方中的的耐磨剂形成了耐磨剂转移膜，避免了摩擦副与耐磨板的直接接触摩擦。
随着磨耗里程增加，动摩擦系数逐渐增大，这可能是摩擦生热并破坏了转移膜所致。
50km动摩擦系数达到0.04（见图8），磨耗为0.5μm/km，满足高速铁路桥梁支座对超高分子量聚乙烯耐磨板的使用要求。
从图也可以看出，UHMWPE复合材料经过50km磨耗后，产品有轻微变形，储油坑明显变浅，表面有类似刮伤的沟痕。
从表3对照数据可以明显看出UHMWPE 复合材料静摩擦系数稍高于PTFE材料，但耐磨性能远好于PTFE材料。
图8 UHMWPE复合材料随磨耗里程动摩擦系数变化图表3 UHMWPE复合材料与PTFE材料耐磨性能性能指标单位测试方法典型值UHMWPE复合材料PTFE材料初始静摩擦系数/ 客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件补充规定0.0035 0.0027线磨耗率μm/km 0.4 13.5将两种耐磨材料在相同测试条件下进行磨耗试验发现，PTFE材料在经过4km 摩擦后就明显变形，且表面破坏磨损严重，有较多碎屑被拉出。
这表明在摩擦条件更苛刻情况下，UHMWPE复合材料耐磨性能仍明显好于PTFE材料。
（a）PTFE材料摩擦4km （b）UHMWPE复合材料摩擦50km图9相同条件下两种耐磨材料摩擦不同里程后样品图3 产品应用与展望本文研制的UHMWPE复合耐磨材料更能适应载荷量更大、相对位移速度更快、累计滑动位移量更长和耐磨要求更高的工作环境，是高速铁路、公路桥梁支座理想的耐磨材料。
已在武广、京沪高铁桥梁工程中得到广泛应用。
根据国家《中国铁路中长期发展规划》，未来10年，我国高速铁路建设里程超过1.6万公里，而铁路桥梁占总里程达80%左右。
可以预料，高性能改性超高分子量聚乙烯复合耐磨材料在高速铁路、公路桥梁支座领域中有着广阔的应用前景。
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