7种可以提高塑料耐磨性的填料,你了解吗?
因此,添加增强物质来提升塑料的耐磨性和自润滑性逐渐成为了业界的最优选择。接下来,让我们详细了解一下常见的用于提高塑料耐磨性的 7 种增强材料。
PTFE 微粉的应用范围十分广泛,涵盖了工程塑料、涂料、油墨、油漆、润滑油、薄膜、橡胶等多个领域。在这些应用中,它能够显著增强主体材料的性能,包括耐磨损性、耐摩擦性和耐划擦性,赋予材料易去污特性和抗粘连特性,改善润滑性能(用于工程塑料改性),以及增强抗摩擦和抗磨损性能。例如,由 PTFE 增强 POM 制造的机械零件,在实际使用中展现出了卓越的耐磨性能,大大延长了零件的使用寿命。
二硫化钼(MoS₂)是一种呈现黑色且带有金属光泽的粉末,用手触摸会有滑腻感。它是重要的固体润滑剂,尤其在高温高压环境下表现出色,被誉为 “高级固体润滑油王”。在工程塑料领域,二硫化钼主要作为尼龙塑料的耐磨添加剂。
以尼龙 66+MoS₂(灰黑色)为例,与纯树脂相比,添加了二硫化钼的尼龙 66 在刚性、硬度和尺寸稳定性方面都有所提高。这是因为二硫化钼的晶粒能够形成特殊的效果,提高了结晶结构,使得材料的承载能力和耐磨性能均得到增强。然而,这种材料也存在一定的缺点,其抗冲击强度有所下降。尽管如此,尼龙 66+MoS₂仍广泛应用于齿轮、轴承、密封圈、滑块等部件,在实际的机械运转中发挥着重要作用,有效减少了这些部件的磨损,提高了机械设备的运行稳定性和可靠性。
石墨拥有独特的化学结构,呈格子状。正是这种独特的结构,使得石墨分子在很小的摩擦力作用下就能够很容易地互相滑动。这一耐磨特性在有水的环境中尤为重要,因为水分子的存在会加剧材料之间的摩擦,而石墨的特殊结构能够有效缓解这种摩擦。
基于这一特性,石墨成为了一种理想的耐磨性添加剂,被广泛应用于很多置于水中的应用场景,如水铺外壳、轮叶 (impeller) 和关封 (Valueseals)。在这些应用中,石墨能够显著提高塑料在水环境中的耐磨性能,保证相关设备在潮湿、多水的恶劣环境下长期稳定运行,减少设备的维修和更换频率,降低使用成本。
聚硅氧烷液体是一种会移行的耐磨添加剂。当它被加入热塑性塑料中时,会缓慢地移行到零件表面,并在零件表面形成一层持续不断的薄膜。这层薄膜就如同给零件披上了一层隐形的 “铠甲”,能够有效抵御外界的摩擦和磨损。
聚硅氧烷具有很广泛的粘度范围。一般来说,聚硅氧烷的粘度越低,就越呈流质状,能够更快速地移行到零件表面,从而提供更好的耐磨特性。
然而,如果聚硅氧烷的粘度太低,它在零件中就较易挥发,并且会很快地从零件中移行消失掉,导致其耐磨效果大打折扣。因此,在选择聚硅氧烷作为添加剂时,需要根据具体的应用需求和工艺条件,合理控制其粘度,以确保获得最佳的耐磨性能。
玻璃纤维是一种无机非金属材料,主要以二氧化硅为原料制成,其直径通常在几微米到二十几微米之间。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点,这些优良特性使得它常常被用于塑料的增强材料。
虽然玻璃纤维本身性脆、耐磨性差,但是当它用于增强塑料时,却能够发挥独特的作用。玻璃纤维可以在高分子之间提供坚固的机械性结合,就像在塑料的分子结构中搭建了一座坚固的桥梁,将各个分子紧密地连接在一起,从而增加热塑性塑料结构的整体性,并有效改善其耐磨性。
玻璃纤维增强塑料在各种机械零件中有着广泛的应用,如水泵、水阀、轴承、轴套、齿轮、支架、托辊等。在这些机械零件中,玻璃纤维增强塑料能够承受较大的机械应力和摩擦,保证零件在长期的运转过程中保持良好的性能,大大提高了机械设备的工作效率和使用寿命。
碳纤维是以粘胶丝、聚丙烯腈纤维和沥青丝等为原料,在 300 - 1000℃的高温下碳化而成的。与玻璃纤维类似,碳纤维能够大幅改善塑料结构的整体性、耐磨性以及耐负荷与耐摩擦速度的能力。但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,这使得它在使用过程中不会刮伤与其摩擦的铁钢质或钢质的摩擦表面。
利用碳纤维具有自润滑性的特点,碳纤维增强塑料在一些特殊用途的零部件制造中发挥着重要作用,如可以制作航空仪表和磁带录音机用的无油润滑轴承,电气传动内燃机车用的无油润滑齿轮(可避免渗漏油引起的事故),压缩机上的无油润滑活塞环等。这些应用不仅充分发挥了碳纤维增强塑料的耐磨性能,还利用了其自润滑性,实现了无油润滑,减少了润滑油的使用和维护成本,同时也提高了设备的运行安全性和可靠性。
芳香族聚酰胺纤维俗称芳纶,它是在 20 世纪 60 年代由美国杜邦(DuPont)公司成功研发的一种新型高科技合成纤维。芳纶具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的 5 - 6 倍。
芳纶纤维也是一种优秀的耐磨添加剂。相比于玻璃纤维和碳纤维,它是最软和最无刮损性的纤维。这一特性使得芳纶纤维在耐磨应用中具有独特的优势,特别是在一些对配合零件表面刮损性要求较高的场合,芳纶纤维能够很好地满足需求。