蒙脱石纳米黏土/碳酸钙增强高密度聚乙烯纳米复合材料的摩擦学和形态学性能

摘要整理

高密度聚乙烯（HDPE）等弹性聚合物具有多种优异性能，已逐步替代传统材料。然而，HDPE耐磨性不足，限制了其在工业应用中的使用，特别是在柔性能量收集装置和传感器等低承载应用领域。本研究重点探究了蒙脱石纳米黏土和碳酸钙（CaCO₃）颗粒作为二次增强体对HDPE基复合材料磨损和摩擦性能的影响。采用Brabender混合机将增强体与HDPE熔融共混，通过注射成型制备样品。按ASTM G-99-04标准进行销-盘摩擦磨损试验。相比基体材料，制备的混杂复合材料磨损率最大改善达93%。结果表明磨损抗性显著提高。形态学分析表明，蒙脱石纳米黏土的包覆和相容化效应使混杂复合材料表现出更优的耐磨性能。纳米黏土对CaCO₃的包覆作用产生协同效应，提供了充分的应力传递结合。光学观察的磨损机制包括磨粒磨损、疲劳磨损和粘着磨损，随纳米颗粒含量变化而改变。所制备复合材料具有低磨损率、低摩擦系数和改善的形态结构等优异摩擦学性能，可应用于涡轮纳米发电机和压电纳米发电机等低承载磨损工况。

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