超高分子量聚乙烯具有硬度低、强度低、耐温性差、蠕变性差等诸多缺点。为了弥补这些不足，进一步提高其耐磨性，可以对填料(超细玻璃珠、二硫化钼、滑石粉、玻璃纤维、碳纤维、聚四氟乙烯)进行改性。作者用M—200型摩擦磨损试验机研究了环（45#钢）块摩擦磨损试验，采用超高分子量聚乙烯砂浆磨损试验

1 实验仪器、设备、原材料和添加剂

2.原料及添加剂

超高分子量聚乙烯：白粉，M—Ⅱ(250万分子量)；

抗氧剂；偶联剂；超细玻璃微珠，450目；碳纤维；聚四氟乙烯：型号7A—J（约200目）；

玻璃纤维；滑石粉：200目。

2.2 实验设备

试验机：M-200型磨损试验机，型号：MSH类型，速度选择 683rpm。

2.3 测试仪器

称重仪器：湘仪一岛津电子分析天平AEL—200。

3 试验

3.1 环块试验

实验试验机为M—环块尺寸为200型磨损试验机：Φ40×12、14×14.为了更准确地将弹簧加载装置改为杠杆加载，杠杆臂的比例为3:1。实验分为油润滑和无油润滑。摩擦系数和磨损量在无油润滑时进行测试；当有油润滑（普通机油滴油润滑）时，摩擦系数只能由于磨损过小而进行测试。试件应在试验和称重前进行清洗。用丙酮清洗剂清洗，清洗装置为H超声波清洗器66005。清洗时间取决于试件的大小和污垢程度。本实验的清洗时间为15min。

磨损量试验按GB3960-88塑料滑动摩擦磨损试验方法。环块试验，环45#钢，表面粗糙度0.8μm，块为超高分子量聚乙烯塑料，试件载荷为200N，环的转速为200rpm，每次操作时间l0min(通过预测试，由于塑料长期发热，表面熔化，运行时间为10min）。

3.2 砂浆磨损试验

砂桨磨损试验在腐蚀磨损试验机上进行，试验装置原理见图l。低速高速(683)rpm）。石英沙：40～70目。沙／水的比例（体积比）为1:4（水为自来水）。各试件几何尺寸和表面光洁度尽量一致，一次可测试四个试件。

4实验结果及分析

4.1 添加剂比例对磨损量的影响

图2是环块磨损试验种添加剂比与磨损量的关系曲线。从图中可以看出。添加剂比例≤5%时，随着添加剂比例的增加，磨损量明显降低，即耐磨性增加。当添加剂比例大于20％时磨损量降低缓慢，甚至个别出现磨损量增大现象。当添加剂的比例达到一定值时，超高分子量聚乙烯的耐磨性不再提高，即达到饱和值。这是因为这些无机添加剂与超高分子量聚乙烯的相容性较差。虽然这些添加剂是偶联处理的，但添加比不应过高，不应超过各自的饱和值，否则会降低耐磨性、冲击强度和抗拉强度。

4.2 砂浆磨损试验种添加剂比对磨损量的影响

图3是腐蚀磨损试验机砂浆磨损试验中添加剂的比例与磨损量的关系曲线。相对磨损率是指磨损量与磨损前试件重量之比。从图3可以看出，随着添加剂比例的增加，磨损量增加，与环块磨损不同。这说明摩擦磨损与工况密切相关，受工况影响很大。同一种材料在不同工况下的磨损完全不同，也说明摩擦磨损的机制非常复杂，难以确定。

4.3 不同添加剂和比例对环块试验中摩擦系数的影响

图4是环块试验中不同添加剂、不同比例和摩擦系数之间的关系曲线。从图4可以看出，添加玻璃纤维和滑石粉对摩擦系数有很大影响，增加了摩擦系数；添加玻璃珠和碳纤维对摩擦系数几乎没有影响，添加聚四氟乙烯可以降低摩擦系数。

虽然超高分子量聚乙烯有许多优良的特性，但也有许多缺点，在应用中通常根据不同的需要进行不同的改性。例如，作为轴承和轴套，要求添加剂使超高分子量聚乙烯摩擦系数低，耐磨；作为滚轮，要求添加剂使超高分子量聚乙烯满足耐磨要求。此外，还应考虑添加剂的成本。

5 结论

(1)随着添加剂比例的增加，环块磨损的磨损量减少；

(2)随着添加剂比例的增加，砂浆磨损磨损量增加；

(3)增加玻璃纤维和滑石粉，增加摩擦系数；

(4)添加碳纤维和玻璃微珠对摩托系数几乎没有影响；

(5)添加聚四氟乙烯可降低摩擦系数；

(6)从综合性能和价格考虑添加玻璃微珠是最理想的，既能提高综合性能，又能降低成本；矿山等机械采用超细玻璃微珠改性的超高分子量聚乙烯，开发了十几种超高分子量聚乙烯产品，应用效果分子量聚乙烯