填料改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究

摘要

超高分子量聚乙烯被广泛用作全关节置换构件的承载材料已有超过35年的历史。然而在UHMWPE人工关节的长期使用中，磨屑已成为其失效的主要因素。本文分别以纳米ZrO<,2>、纳米SiO<,2>、微米PTFE粉末对UHMWPE进行填充改性。重点研究了颗粒填充对UHMWPE的摩擦磨损性能的影响。 本文以模压法研制了UHMWPE及其填充改性复合材料，利用红外光谱测试来研究改性前后UHMWPE的分子结构的变化，并测量样品的洛氏硬度和接触角，为复合材料摩擦磨损的研究提供参考依据。磨损实验分别以蒸馏水、生理盐水和小牛血清为润滑条件，对磨面材料采用CoCrMo合金和Si<,3>N<,4>陶瓷，考察填充颗粒含量、填充颗粒粒径大小、填充颗粒种类以及摩擦副对UHMWPE及其复合材料摩擦磨损性能的影响，通过分析摩擦过程、计算磨损率和观察磨损表面形貌来综合分析UHMWPE的磨损行为。 实验结果表明，适量的颗粒填充使UHMWPE的硬度和润湿性都有所提高。摩擦磨损实验表明，填充改性后UHMWPE的磨损率减小。填充不同粒径纳米颗粒时，较大粒径的纳米粒子对UHMWPE磨损改善较好；纳米颗粒的表面处理对UHMWPE的摩擦磨损性能影响不大，填充经偶联剂KH570处理的纳米粒子剂量较少时，对UHMWPE耐磨性改善较好。摩擦副为CoCrMo合金环时，填充2％ZrO<,2>-02的复合材料耐磨性改善最佳。摩擦副为Si<,3>N<,4>陶瓷环时，填充3％SiO<,2>-03的复合材料耐磨性最好。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章UHMWPE及其复合材料的研制

第三章UHMWPE及其复合材料性能测试

第四章UHMWPE基复合材料的结构、硬度及润湿性

第五章UHMWPE基复合材料的摩擦磨损性能

第六章结论

致谢

参考文献

硕士期间已发表的论文