1．目的及意义

1.1目的及意义

近年来，为了减少传统油润滑技术对环境的污染及造成的损害，人们愈发重视水润滑技术方面的研究以此逐渐代替传统油润滑。相比传统的油润滑，以水作为润滑介质有诸多优势所在：无污染、来源广泛、节省能源、安全等方面，机械设备的运行成本低，阻燃性好，易维护保养，采用专门的水润滑材料还具有降低摩擦副的摩擦、磨损，减小振动、噪声等优势。是最具有开发潜力的润滑介质。另外以水润滑轴承为例，水润滑轴承用自然水做润滑介质，不需要特殊的轴承室，也不需要在强制润滑条件下的润滑供给装置。既节约了贵重金属资源，又有利于设计结构的简化^[1-2]。

但与此同时，以水润滑技术方面仍存在不足之处，以水作为润滑剂虽然摩擦系数小、摩擦阻力小，但所形成的水膜与传统的油润滑技术相比承载能力低，在传统金属摩擦副表面很难形成流体动压润滑膜且易对金属产生腐蚀。因此传统的金属摩擦副不能直接用于水润滑。水润滑材料的性能是决定其工作性能和使用寿命的一个主要因素，所以水润滑技术的关键问题是正确选择水润滑条件下的摩擦副材料。

目前国内对水润滑的研究着重于对复合材料方面的研究，因此本文的目的就是研究亲/疏水共混复合材料在水润环境下的摩擦性能，对于诸多的复合材料，着重了解高密度聚乙烯（HDPE）和尼龙（PA）的摩擦性能，高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低。而尼龙（PA）具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，是较理想的耐磨材料。但因其吸水性较大、尺寸稳定性差、热变形温度低、干摩擦时有较高的摩擦因数等缺点, 不能用作高速摩擦副材料, 限制了其应用领域的扩大^[3-4]。因此我们想通过共混改性，以高密度聚乙烯（HDPE）为基体添加不同含量尼龙来研究其摩擦性能等，尽可能的去改善其摩擦性能及其结合两者的优点为水润滑技术研究方向提供些贡献^[5-9]。

1.2国内外研究现状分析

目前国内对于水润滑轴承的相关研究多集中于复合材料及轴承结构研究，常用的水润滑轴承材料有赛龙、丁腈橡胶、高聚合物材料以及铁犁木、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁腈橡胶(NBR)等。高密度聚乙烯(HDPE)是当下应用最为广泛地合成树脂之一，高密度聚乙烯具有原料充足、耐酸碱和耐泥沙性能好的优点，此外其摩擦磨损性能也优于丁腈橡胶，不足之处是在启停机段和低速重载阶段容易出现磨损严重的情况。

为进一步提高材料在极端工况下的耐磨性，向高聚物材料中填充润滑剂，UHMWPE作为水润滑轴承材料具有高耐磨性、良好的自润滑性能，且吸水性极低、耐冲击强度高、耐腐蚀等优点^[10]。PTFE同样有良好的自润滑性能，体积小、质量轻，摩擦因数也比较低，表面粗糙度低，抗腐蚀性能强。丁腈橡胶轴承的弹性变形可以使得轴的颈部与轴的接触面积相对增大，使其比压相对减小进而减小摩擦数；杨宗榕等^[11-12]研究了仿生微胶囊复合水润滑轴承材料的摩擦性能，通过制造仿生微胶囊，并将其添加到高密度聚乙烯基体中制成仿生复合材料来研究其摩擦性能。结果表明：在试验工况下，基体材料中加入质量分数为3%的微胶囊结构(HDPE-M3)对摩擦副的摩擦学性能改善最明显。段为朋等^[13]研究了辐照交联GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能，采用GO填充与辐照交联改性处理协同改性UHMWPE，以期改善UHMWPE在海水润滑介质下的耐磨性能。结果表明：在人工海水润滑介质下，GO填充与辐照交联改性处理均略微增加了UHMWPE的摩擦因数，降低其磨损率；二者共同使用协同增强了UHMWPE的耐磨性能，降低了复合材料的摩擦因数与磨损率。常铁等^[14]研究了改性PBT复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能，通过材料共混制备出聚四氟乙烯(PTFE)/PBT、硅灰石/PBT复合材料及2种质量分数芳纶改性PBT复合材料，在水润滑条件下通过摩擦磨损试验对其摩擦学性能进行对比分析。结果表明：在中低速试验条件下，PTFE、硅灰石及芳纶都对PBT摩擦学性能起到了改善作用。随着转速的升高，添加PTFE、硅灰石的PBT复合材料的摩擦因数逐渐变大，添加芳纶的PBT复合材料的摩擦因数逐渐减小。

在国外，Tatsuya等^[15]研究了橡胶表面形貌对其湿滑动摩擦特性的影响，结果表明，随着橡胶的表面粗糙度增加，滞后摩擦的影响变得更显著，并且随着表面粗糙度降低，由润滑引起的粘附摩擦的抑制效果变得更显著。国外还进行了许多有关水润滑推力轴承以及在水润化条件下各种材料摩擦性能的研究，例如Michael等^[16]研究了水润滑静压推力轴承的静载性能，他们使用了一种用于测量静压止推轴承(HTB)性能的水润滑试验台对轴承在水润化条件下的性能进行测试。此外Jin等^[17]进行了在水润滑表面中自组装碳化硅之间接触往复的摩擦性能的研究，经过测试，从点接触试验中，实现了相同的超低摩擦状态。结论表明，水的短缺引发了严重的磨损，同时产生了磨损碎片加剧了磨损情况。这种研究结果对于开发新方法新技术具有指导意义。

虽然目前水润滑轴承材料的研究取得了一些成果，然而对于不同水润滑轴承材料在不同工作条件下的摩擦磨损性能对比的研究仍相对不足。研究不同材料的摩擦性能对于合理选择水润滑尾轴承材料或者水润滑尾轴承复合材料的基体材料具有重要意义。