通过微量石墨烯分散同时提高超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的加工性能和耐磨性

《Journal of Applied Polymer Science》：Simultaneously Enhancing the Processability and Wear Resistance of UHMWPE Through Tiny Graphene Dispersion

本研究通过制备UHMWPE/石墨烯复合材料，优化了其加工性与耐磨性协同提升。通过微观结构表征和性能测试，发现添加0.4wt%石墨烯可使复合材料的流变性能降低68%，耐磨性提升4.5倍，解决了高分子材料性能取舍难题。

　　

摘要

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的缠结程度与其流变性能和耐磨性呈反比关系，这给同时提高熔融加工性能和保持优异耐磨性能带来了根本性的挑战。制备具有合理结构的聚合物纳米复合材料有望解决这一难题。石墨烯具有优异的耐磨性，并能降低聚合物的粘度。因此，本文制备了一系列UHMWPE/石墨烯复合材料。通过透射电子显微镜、小角X射线散射、动态力学分析和差示扫描量热法研究了石墨烯对UHMWPE微观结构、流变行为、结晶行为和耐磨性的影响，从而分析了这些复合材料的流变和磨损机制。结果表明，含有0.4%石墨烯的优化复合材料表现出显著的性能协同效应：复合粘度降低了68%，耐磨性提高了4.5倍（具体磨损率从2.45×10^?4 mm³/N·m降低到0.56×10^?4 mm³/N·m）。这项工作为克服UHMWPE的固有性能权衡提供了一种材料设计范例，尤其适用于同时要求加工性能和耐久性的应用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。