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如何提升工程塑料的耐磨性能?

作者:admin    添加时间:2021-03-09 04:22:52    浏览量:351

和金属不同,聚合物材料的磨损过程基本上不涉及摩擦过程中的材质氧化及电化学腐蚀,相对来说机理简单一些,但解决物性差异相当巨大的聚合物材料耐磨性依然是充满挑战性。

 

从柔软而充满弹性的橡胶到刚度类似金属的POM,从厚度2um的油墨涂层到制作大型阀门的PEEK,以微粉蜡和PTFE为代表的固体润滑剂,在这些领域中发挥着重要的作用。

 

如我们所知,非金属材料的磨损主要是粘着磨损和磨粒磨损。粘着磨损是指相对运动时,由于固相焊接,接触点的材料由一个表面转移到另个表面。

 

磨粒磨损是指硬质颗粒或较硬材料上的微突体引起表面擦伤或表层材料脱落。

 

在工程塑料领域中,由于聚合物材料的导热性普遍较差,在摩擦过程中产生的局部热量比较容易达到工程塑料的熔点或者软化点,这时候固体之间的摩擦力变成和熔融聚合物对摩擦副对面固体的阻力,产生较大的粘着磨损,在电镜下往往表现为鱼鳞状。

 

随着PTFE微粉或层状润滑剂如二硫化钼的加入,由于摩擦系数降低,摩擦力和摩擦热均会减小,粘着磨损受到控制。在PTFE微粉添加量比较大时,摩擦面之间的转移膜变得比较光滑,体现出较好的耐磨损性,这时候的磨损方式主要是摩擦副对面固体对聚合物形成的磨粒磨损,在电镜下往往表现为犁沟状。

 

对于填充了玻纤的工程塑料,玻纤会在摩擦面上被碾碎形成新的磨粒,玻纤的技术指标以及填充量,会对工程塑料的耐磨性产生较大的影响。
耐磨工程塑料的使用工况是非常重要的因素,使用温度,载荷,摩擦速度,干湿条件均有很大关系。

 

目前国内改性耐磨工程塑料中,多为添加二硫化钼,其耐磨机理是依靠其片状的结晶结构,只能生产出黑色或灰色的制品,而且在有水存在的条件下,二硫化钼由于吸水润滑性性会大大降低。而使用PTFE(聚四氟乙烯)微粉就能解决这样的问题。

 

PTFE微粉具有较低的分子量,平均分子粒径最细可达1.5微米左右,外观为白色粉末,具有高分子量聚四氟乙烯树脂的所有优异性能,其突出特点表现在:颗粒成球型、粒子之间不粘结不结块、分散性极好、粒径小且均匀、比表面积大、体积密度低、吸油值高、分散在溶剂中粘度低,可以均匀地与其它粉末及液体状材料共混。

 

PTFE 微粉的使用可增强主体材料的性能,如:

1)耐磨损性、耐摩擦性和耐划擦性

2)易去污特性

3)抗粘连特性

4)润滑性能(用于工程塑料改性)

5)抗摩擦,抗磨损性能

 

PTFE 微粉可以提高主体材料(即工程塑料、通用塑料、涂料、油墨、润滑油、薄膜、橡胶和润滑剂)的一些性能,即使少量加入也能产生效果。这是因为这些微粉能耐受恶劣加工条件的影响,而且在它们进入主体树脂后特性几乎不变。添加一定比例的PTFE微粉就可提供:1.自润滑耐磨性能2.更高的脱模性能3.更快的加工速度对于塑料而言,当要求产品具有低摩擦、PV值和耐磨性能时,则需要使用较高的含量。而在作为润滑剂(如油脂)中的增稠剂使用时,也需要使用较高的微粉含量。PTFE填充配混料的加工条件与主体材料(如塑料、橡胶等)的相同。