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聚苯硫醚耐磨改性研究

发布时间:2019/10/18 17:01:19阅读人次:947

聚苯硫醚(PPS)为特种工程塑料,具有优良的耐热性能、耐化学腐蚀性能、电气性能、阻燃性能和粘合性能等,广泛应用于纺织、汽车、家用电器、电子电器、机械仪表、石油化工、国防军工、航空航天等领域。耐磨改性是PPS的重要改性方法,耐磨改性后的PPS作为一种高效的耐磨材料,具有承载能力强,使用温度高,对粉尘、腐蚀气体及辐射等恶劣环境适应性强,耐磨寿命长等特点,可解决某些设备在极为恶劣的工况下运行时,由于材料摩擦磨损严重导致轴承等零件损坏,从而使设备停运的问题。碳纤维(CF)增强PPS具有优良的耐磨性能,但其高昂的成本和较高的导电性,限制了其使用范围。

玻璃纤维(GF)增强PPS虽然成本低,电绝缘性能好,但其耐磨性能较差。为了解决以上不足,笔者在比较这两种纤维增强PPS不同摩擦载荷下摩擦磨损性能的基础上,采用聚四氟乙烯(PTFE)和纳米二氧化硅(SiO2)GF增强PPS进行复合耐磨改性,以较低成本获得了优于CF改性PPS的摩擦磨损性能,同时保持了PPS优良的电绝缘性能,拓展了耐磨PPS的应用范围。

PPS放入150℃的鼓风干燥箱中干燥6h,然后将其加入挤出机主喂料口,GF从螺杆第四和第五加热区间的加纤口加入,CF从第五和第六加热区间的侧喂料口加入,挤出机温度280300℃,螺杆转速400rmin;挤出料条经水冷、风干、切粒得到GF增强PPSCF增强PPS粒料,然后注塑成标准试样。

PTFE或纳米SiO2置于高速混合机中,于100120℃条件下高速搅拌3min后,按照PTFE或纳米SiO2质量的0.4%加入硅烷偶联剂KH570,继续搅拌5min,制得表面改性的PTFE或纳米SiO2。按照一定质量比,将干燥PPS、表面改性PTFE、表面改性纳米SiO2置于高速混合机中,于100120℃温度下高速搅拌3min后,加入挤出机主喂料口,GF从螺杆第四和第五加热区间的加纤口加入,挤出机温度280300℃,螺杆转速400rmin,挤出料条经水冷、风干、切粒得到复合耐磨GF增强PPS,然后注塑成标准试样。

结果表明:

(1) 质量分数为 40% CF 增强 PPS 的摩擦磨损性能优于相同质量分数的 GF 增强 PPS

(2) PTFE 可以明显降低 GF 增强 PPS 的摩擦系数和磨损率,通过与纳米 SiO 2 复配,能够进一步改善 PPS 的摩擦磨损性能,当两者的质量分数均为10%时,其改性的GF增强PPS的摩擦系数、磨损率,以及滚动摩擦时的磨损质量和磨损体积低于CF 增强 PPS

(3) 利用 PTFE 和纳米 SiO 2 复合改性 GF 增强PPS,能够在改善耐磨性能的同时,保持 PPS 优良的电绝缘性能。

(4) 相对于 CF 耐磨改性,采用 PTFE 和纳米SiO 2 复合改性 GF 增强 PPS,能够在降低成本的情况下达到减摩耐磨改性目标。