耐磨耗工程塑料复合改质实现严苛工程环境应用

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欢迎访问e展厅 展厅 1 工程塑料展厅 聚乙烯(PE), 聚苯乙稀PS, 聚酰亚胺PI, 聚酰胺PA, PA66塑料(尼龙), ... 目前动力传动的工作环境越来越向高速、高温、高负载的方向发展，塑料零件趋向于小型化、高性能化、高速化，钛腾复合材料股份有限公司(Titan Plastics)公司致力于工程塑料的耐磨耗性改善的研究，并积极发展以塑料钢(POM)及尼龙(PA)为基础的特殊耐磨耗塑料材料。 塑料钢(POM)最突出的特性为优于其他工程塑料的优异的自身润滑性与耐磨耗性，可应用于许多机械、五金、工业零件，包括必须符合最严苛摩擦标准的气动工具零件、电子电气零件、汽车零件等。尼龙(PA)有优异的耐热性、耐药品性、耐摩擦耐磨耗性及良好的机械性质，为目前最广泛使用之工程塑料材料之一，可细分为PA12、PA6、PA66、PA46、高温尼龙及非结晶性尼龙等系列，同样也可经过复合改质加强其耐磨耗特性，以应用在严苛要求下的耐磨耗摩擦零件。 在耐磨耗工程塑料的复合改质主要通过以下几种主要方法增强耐磨耗性： ◆铁氟龙(PTFE)——为最常使用的固体润滑剂，有最低的磨擦系数，在塑料零件的摩擦表面可形成一层润滑薄膜，增加磨擦表面的耐磨性。 ◆超高分子量硅利康(Silicon)——硅利康会不断地迁移行塑料表面充当边界润滑剂。 添加一定剂量可提高抗刮性及耐磨耗性, 亦可降低起动力及起动磨耗。 ◆二硫化钼——固体润滑剂，可在塑料钢及尼龙表面形成较硬且较耐磨的表面，主要用于与金属磨擦的应用。 ◆超高分子量PE(UHWPE)或特殊改质Polymer——摩擦系数与铁氟龙相当，采用共混复合的方法，均匀分散在塑料主体内，在摩擦表面形成润滑膜，降低磨耗量。 ◆碳纤维——碳纤维较软并且磨损性较低，可降低对金属表面之磨耗性。可同时改善机械强度、热性能、导电性及耐磨耗性。 ◆Aramid纤维——较碳纤维或玻璃纤维软和低磨损性，本身具润滑性，可应用在与金属摩擦的塑料零件，降低对金属表面磨耗。可搭配铁氟龙使用以达到低磨擦系数及抗磨耗性。 ◆化学润滑剂——添加特殊润滑剂，主要利用化学极性不同的方法，润滑剂可逐渐迁移至塑料表面。 高耐磨POM复合材料介绍： POM本身具有很好的耐摩擦磨耗特性，但在滑动速度或负载较大的场合，摩擦产生的热能足以造成零件表面磨损或变形。POM与POM配合使用时，其摩擦系数（Coefficient of friction）较高，比磨耗量(specific rate of wear)较大，临界PV (pressure &velocity)值也非常低，在摩擦时也会发出刺耳的噪音。POM与镍钢的摩擦系数约0.2~0.3，但与POM本身之间的摩擦系数可达0.4~0.5。 提高POM耐磨性的主要方法有以下几种： ◆添加有机高分子与POM共混复合改质。可以作为POM的耐磨材料有PTFE、LDPE、 UHMWPE、Silicon及Aramid fiber等。另外添加弹性体亦可降低摩擦噪音，但不能有效降低磨耗量。 ◆添加有机润滑油、润滑油酯类化合物改善POM耐磨耗性。化学润滑的方法，可在POM及对手件的界面形成润滑油膜，使POM表面和对手件的摩擦转换为润滑油分子本身的滑移，减少摩擦阻力进而提高耐磨耗性。 ◆添加无机化合物改善POM耐摩擦磨耗性能，如碳纤维、石墨、滑石及二硫化钼等。二硫化钼具有层状结构，在摩擦的剪切力下，在层片之间产生相对滑移，并在摩擦表面形成转移膜，进而减少POM表面的摩擦阻力提高耐磨耗性。 高耐磨PA复合材料介绍： 尼龙在摩擦的过程中，对手件表面较尖锐的突起或磨粒部份对尼龙表面嵌入或犁耕(ploughing)作用，表面首先产生直线平行之刮伤痕迹，随着刮痕裂纹的发生同时出现疲劳断裂和黏着(adhesive)断裂，这会使刮伤表面产生不规则的扩展和融合(melting)，进而发生大面积的黏着磨损。 提高PA耐磨性的主要方法是添加耐磨耗添加剂，耐磨耗添加剂主要是具有润滑作用的高分子化合物，依其作用可分为两类：一类是对基体数有良好减磨但并不能有效降低摩擦系数的物质，如滑石、碳纤维及钛酸钾纤维等。但这些物质可增强塑料表面，限制磨粒嵌入深度，抑制刮痕裂纹的发生，避免疲劳破坏和黏着破坏。另一类是能降低材料摩擦系数的物质, 如脂肪酸酯、脂肪酸醇存、silicon、PTFE及矿物油等。这类物质的润滑作用可使材料表面的摩擦阻力变小，降低表面压应力及拉应力，因此抑制疲劳破坏及黏着破坏。(end)

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