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PPS 的摩擦磨损性能

发布时间:2020/2/28 9:39:40阅读人次:1154

由于 PPS 具有在高温高湿下尺寸稳定、耐磨性好、熔融流动性突出,对玻璃、陶瓷、钢材的粘接性优良等特性,并且价格低廉、成型容易,因而更受人们的青睐。其应用除了上述高新技术领域外,在普通民用工业领域作为摩擦件也广泛使用。例如:用于制作汽车发动机的活塞环、排气循环阀、汽油流量阀以及干衣机的齿轮等摩擦件。特别是汽车轻量化和成本的降低为耐高温、耐腐蚀、耐磨的 PPS 的应用提供了一个广阔的市场。PPS 耐磨材料常用的添加剂有:

一、聚四氟乙烯,聚四氟乙烯(PTFE)是常用的三大固体润滑剂之一,常用来与热塑性塑料共混以降低复合材料的摩擦系数,从而提高复合材料的耐磨性。PTFE 分子间以范德华力结合形成层状结晶结构,由于范德华力比分子内的 C-C 键与 C-F 键要弱得多,分子间较易解脱与滑移。在受到摩擦力的剪切作用时,会剥离成薄片状结晶,从而在复合材料的表面形成一层薄膜,在复合材料和对摩面之间起到润滑作用。通常 PTFE 本体之间的摩擦系数只有 0.040.1,是已知的固体润滑剂中摩擦系数最小的。与其它以 PTFE 填充的复合材料相比,以 PTFE 填充的 PPS 复合材料的耐磨性表现出较大的提高幅度。

耐磨齿轮.jpg

二、石墨,石墨是低磨损的、耐高温的固体润滑剂,以其价格低廉的优势在通用摩擦件中广泛使用。加入石墨粉后,复合材料磨损率和摩擦系数介于未增强的树脂与用 PTFE/有机硅润滑剂增强的复合材料之间,用石墨润滑的 PPS 复合材料主要用于与水接触的场合。

三、玻璃纤维,玻璃纤维的加入主要用于提高基体树脂的机械强度及承载能力,耐磨性也可通过调整玻纤尺寸及长径比得到提高。通常玻纤的长径比大于 20 时,可降低复合材料的磨损率。所有玻纤的填充都会增加制品表面的摩擦系数及内表面磨损。例如,LNP 工程塑料公司生产的牌号为 OFL  4036 的耐磨塑料,主要组成是 PPS +15%PTFE +30%玻纤,用于制作汽车风门。

四、陶瓷颗粒,由于PPS 对陶瓷粉末有很好润湿性及粘接性,与其它耐磨塑料相比,PPS 颗粒增强型复合材料的相界面结构发生了很大的变化,填料与基体的结合强度较高,不易从磨损面上脱落,耐磨性得到很大的提高。与玻纤增强的耐磨材料相比,不需加入固体润滑剂,摩擦系数也会有不同程度的降低。因此,PPS 耐磨材料多数是颗粒增强型。常用的颗粒有金属的氧化物、硫化物、碳化物及氟化物等,如 Al2O3Cu OCu SCu F2Pb SAg2SSiC等。

采用 M-200 型磨损试验机进行碳纤维/聚苯硫醚复合材料的摩擦磨损性能测试,转速 200r/m(相当于线速度 25m/min)。结果表明,碳纤维的排列方向对复合材料的摩擦磨损性能有很明显的影响,碳纤维平行方向优于碳纤维垂直方向的摩擦磨损性能。