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微胶囊及纤维改性水润滑轴承复合材料的摩擦学性能研究
| 论文题名： | 微胶囊及纤维改性水润滑轴承复合材料的摩擦学性能研究 |
| 关键词： | 船舶轴系;水润滑尾轴承;聚合物材料;微胶囊;芳纶纤维;改性处理;摩擦学性能 |
| 摘要： | 作为船舶轴系的重要组成部件之一，尾轴承的性能对船舶航行的安全性、经济性和环保性发挥着至关重要的影响。随着对聚合物材料的不断发展，船舶制造行业开始采用聚合物材料制作水润滑尾轴承。然而在船舶启动、停止等苛刻工况下，聚合物材料由于润滑性能不稳定而容易产生严重的摩擦磨损。研究表明，自润滑微胶囊和纤维材料的应用是提升聚合物材料摩擦学性能的手段之一。因此，研究新的微胶囊、纤维材料及其协同改性作用机制是保障水润滑轴承摩擦学性能的新途径。 在本研究中，采用原位聚合法制备了以棕榈酸棕榈酯为芯材、脲醛树脂为壁材的微胶囊；将微胶囊添加到超高分子量聚乙烯（UHMWPE）基体中，制备了含有不同浓度微胶囊的复合材料；通过测试拉伸强度和邵氏硬度对其机械性能进行表征；通过摩擦磨损试验系统地考察了制备材料的摩擦学性能。试验结果表明：微胶囊能够提升复合材料的摩擦学性能，但会降低其机械性能。试验工况下，含15%微胶囊的复合材料的摩擦学性能最优。 使用KH-550硅烷偶联剂对芳纶纤维进行表面预处理，然后制备了含有不同浓度芳纶纤维的UHMWPE复合材料，并考察其机械性能和摩擦学性能。试验结果表明：硅烷偶联剂能使芳纶纤维与基体材料之间的表面结合力得到增强，从而使得复合材料的机械性能有所提升，纤维改性复合材料的摩擦磨损性能也较为出色。试验工况下，含5%芳纶纤维复合材料的摩擦学性能最好，其机械性能也较为优异。 制备了微胶囊-纤维协同改性UHMWPE复合材料，通过考察复合材料的机械性能和摩擦学性能发现，微胶囊材料的应用改善了复合材料的摩擦学性能，纤维材料的设计应用提升了复合材料的机械性能。试验结果表明，微胶囊-纤维材料的优化设计及其协同应用，使设计的复合材料同时具备了优异的摩擦学性能和良好的机械性能。 综上，通过棕榈酸棕榈酯微胶囊和芳纶纤维的协同设计与应用，使复合材料的摩擦学性能和机械性能有所提升，为水润滑轴承在苛刻工况下润滑不佳、摩擦磨损严重等问题的解决提供了思路与技术方案。 |
| 作者： | 杨振祥 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 郭智威 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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