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干货 | 如何提高塑料的耐刮耐磨性

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3672020-10-12 收藏

一、选择合适的基体树脂


通常超高分子量聚乙烯(UHWMPE)是最耐磨的塑料之一,选择UHWMPE可以较为简单地提高材料耐磨性能。另外,高结晶、规整度高的塑料比较耐磨,硬度高的塑料更耐磨,由类似苯环这种大分子组成的塑料比较不耐磨,比如聚苯乙烯。


在聚丙烯(PP)改性中,通常采用聚烯烃弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性动态硫化橡胶(TPV,如动态硫化PP/EPDM)来增韧PP,而弹性体的加入一般会导致耐刮擦性能下降,因此选择合适的弹性体非常重要,它们之间耐刮擦性能比较顺序如下:TPV>EPDM>POE。

 

二、采用耐磨性好的填料


(1)二硫化钼

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二硫化钼是主要用于尼龙塑料的一种耐磨添加剂。二硫化钼的作用有如结晶剂,用以增加尼龙的结晶度,使尼龙材料产生一个较硬和较耐磨的表面。二硫化钼对金属有很高的亲和力,一旦吸附在金属表面,二硫化钼的分子会填塞金属表面上用显微镜才可看见的毛细孔,并使金属表面变得更光滑,此点使二硫化钼成为一个理想的耐磨添加剂用于尼龙与金属互相磨擦的场合。

 

(2)石墨

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石墨的化学结构为一个独特的格子状结构,此独特的化学结构使石墨分子在受到很小摩擦力时会很容易地互相滑动,这种耐磨特性在有水的环境中尤其重要,因而石墨作为一种理想的耐磨添加剂用于很多置于水中的制件,如水铺外壳、轮叶和关封。


(3)玻璃纤维

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玻璃纤维可使高分子间形成坚固的机械性结合,所以玻璃纤维可以提高热塑性塑料结构的整体性并改善耐磨性。玻璃纤维提供补强可以提高塑料的热传导性和热变形性,可以显著改善塑料的耐负荷与耐磨能力。


(4)碳纤维

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与玻璃纤维的情况相似,碳纤维能大幅改善材料结构的整体性、耐负荷与耐磨能力。和玻璃纤维不同的是碳纤维是一种较软且刮损性较低的纤维,碳纤维不会刮伤与其摩擦的铁质或钢质的摩擦表面。


(5)芳香族聚酰胺纤维

芳香族聚酰胺纤维也是耐磨添加剂之一,与玻璃纤维和碳纤维不同,它是最软和最无刮损性的纤维,此特性是芳香族聚酰胺纤维在耐磨应用的主要优点。


三、添加合适的耐磨助剂

 

(1)聚四氟乙烯(PTFE)

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PTFE的摩擦系数很低,在摩擦过程中PTFE分子会在零件表面形成润滑薄膜。PTFE在摩擦力下有很好的润滑性及耐磨性能,在高负荷应用中,PTFE是最佳的耐磨添加剂。这些高负荷应用包括液压式活塞环封、推力垫圈。PTFE含量在非结晶性塑料中一般为15%、而在结晶性塑料中一般为20%。


(2)聚硅氧烷

聚硅氧烷液体是一种会迁移的耐磨添加剂,当加入热塑性塑料中,该助剂会缓慢迁移到零件表面,并形成一层持续不断的薄膜。聚硅氧烷的粘度逾低,其越能快速迁移到零件表面提供耐磨特性,但聚硅氧烷的粘度不能太低,否则容易挥发,并会很快地从零件中消失。


(3)爽滑剂

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如油酸酰胺、芥酸酰胺等爽滑剂,当它们被加入到热塑性塑料中时,会迁移到制件的表面产生一个腊层,在减少摩擦系数同时也降低刮痕的可见度,缺点是不能彻底改善表面发粘现象。

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