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图片报道

设备及仪器:


滑动摩擦磨损试验机,M-200A,北京中航时代仪器设备有限公司。


摩擦因数按照 GB /T 3960—2016 《塑料 滑动 摩擦磨损试验方法》测试;


磨损质量按照 GB /T 3960—2016 测试;



耐摩擦磨损性能的影响因素:


选用 GF 增强 MPPO 材料后,提高了材料的耐摩擦磨损性能,有效降低了 MPPO 复合材料的摩擦因数。这是因为 GF 具有高强度和高硬度,在摩擦 过程中当较软的基体材料被磨损后,主要由GF在其摩擦表面起到承载力的作用,以此来降低 MPPO 复合材料的磨损,从而提高 MPPO 复合材料整体的 耐摩擦磨损性能。而MPPO复合材料在干摩擦过 程中主要以黏着磨损为主,随着摩擦升温,MPPO复合材料自身受热变软,进一步增加了摩擦的作用面积,加快了 MPPO 向摩擦对偶表面的转移,导致耐摩擦磨损性能较差。


选择不同直径 GF 对 MPPO 复合材料摩擦因 数及磨损质量的影响进行研究,结果见图 3。由 图 3 可见:



GF 的直径越小,MPPO 复合材料的耐摩 擦 磨损性能越好,随着GF直径的增大,摩擦因数和磨损质量增大。直径为3. 0 μm 的短 GF,其摩擦 因数和磨损质量最小。这是因为直径小的 GF 在 MPPO 复合材料表面占有更大的表面分量,有效降 低了 MPPO 材料与摩擦对偶面的直接接触。同时, 直径更小的 GF 在 MPPO 复合材料中与 PPO 树脂 基体接触面积更大,对材料的承载能力更强,从而 使 MPPO 复合材料的整体强度更高,耐磨擦磨损性能更佳。


PTFE 微粉添加量:


选择粒径为 5 μm 的 PTFE-0145 对 MPPO 复 合材料耐摩擦磨损性能的影响进行研究。由于 PTFE 微粉自身存在 C—F 键,具有较低的摩擦因数,摩擦时能够快速地在摩擦对偶表面形成均匀的 PTFE 转移膜,避免了共混物和金属对磨面的直接 摩擦,从而降低了共混物的磨损质量[10-12],可以显 著降低耐摩擦磨损性能。粒径较小的 PTFE 微粉 因具有较好的分散性能,耐磨效果更优,具有较低 的摩擦因数和磨损质量。但不同的添加量对降低 摩擦因数和磨损质量有一定差异。图 4 为不同 PTFE 添加量对 MPPO 复合材料摩擦因数及磨损质 量的影响。



由图 4 可见: 随着 PTFE 微粉添加量的增加, MPPO 复合材料的摩擦因数逐渐降低,添加质量分 数为 15% 时,摩擦因数和磨损质量最佳。随着PTFE 微粉添加量的进一步增加,摩擦因数和磨损 质量降低成效不显著。这可能是因为 MPPO 是非 结晶 性 聚 合 物,当 添 加 质 量 分 数 超 过 15% 时, MPPO 对 PTFE 微粉的粘接能力下降,容易发生团 聚,产生内部缺陷,容易从 MPPO 复合材料基体表 面脱落,磨粒磨损加剧,进而造成材料在摩擦表面 产生疲劳磨损。


PTFE /甲基苯基硅油复合体系


采用 PTFE 微粉与甲基苯基硅油复合构建的 耐磨体系,将其与 PTFE 微粉的耐磨体系进行对 比,研究不同体系对 MPPO 复合材料摩擦因数及磨 损质量的影响,结果见图 5。由图 5 可 见: 采 用 PTFE 微粉耐磨体系时,MPPO 复合材料的摩擦因 数为 0. 3,磨损质量为 4. 5 mg,当添加 15% PTFE 与2% 甲基苯基硅油组成复合耐磨体系 ( 简 称 15% PTFE /2% 硅油) 时,MPPO 复合材料摩擦因数 为 0. 2,磨损质量为 3. 5 mg,具有较好的耐磨效果。 在 MPPO/PTFE 体 系 中,加入甲基苯基硅油,与 PTFE 微粉相复合形成耐磨体系,拥有较低的摩擦 因数和磨损质量。这可能是因为 15% PTFE /2% 硅 油在摩擦过程中发挥了良好的协同作用,在共混物 体系中加入 PTFE 更容易富集在有机硅形成的微 区周围,而有机硅油有向材料表面迁移富集的趋 势,因此氟硅共混聚合物中的 PTFE 有随之向表面 富集的趋势[9,13]。同时,迁移的甲基苯基硅油起到 最直接的润滑作用,避免 PTFE 与对偶表面直接接 触。在高速运转的环境中 15% PTFE /2% 硅油与 PTFE 微粉体系相比,耐摩擦磨损性能更好。



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