前文主要提到两种提高耐磨的填充,本文接着讲:
3金属硫化物填充
MoS2是具有层片状态六方晶系结构的物质,MoS2分子中每一层内部的硫原子和铝原子结合得非常牢固,而在MoS2分子团内,它们总是由硫原子与相邻的另一层分子的硫原子结合,其结合力极小,所以能构成一个承受低剪切力的面,当受到外力时可产生相互滑移,从而可以降低两个对磨面的摩擦,减少磨损。
但是,有研究表明, MoS2/PPS共混物甚至比未填充的PPS具有更差的耐磨性,其体积磨损率较高。这是由于MoS2/PPS共混物的转移膜显示出一些有斑纹的痕迹,因此转移膜容易破裂,其结果增强了转移膜的补充,也部分地解释了MoS2/PPS共混物为什么有较高的体积磨损率。与石墨/PPS共混物相反的是,
未填充的PPS和MoS2/PPS混合物的转移膜较厚,这表明当MoS2/PPPS共混物样条沿着工具钢圆盘滑移时,PPS出现分解,并且伴随着在钢表面处的Fe和填充物MoS2的氧化作用。与此同时,在PPS基体的分解和(或)MoS2的氧化过程中产生的活性物质S与刚表面的Fe、大气中的H20和02发生化学反应,结果产生Fe2S04和Fe2(S04)3。另外,通过电子能谱(XPS)分析证实了在填充物MoS2和PPS基体之间有摩擦化学反应产生,共混物本身较差的机械强度和在摩擦过程中填充物MoS2从PPS中挤出决定了其较差的耐磨性。
在无机粒子填料Ag2S增强PPS的体系中,添加Ag2S可明显减小PPS的磨损速率。当Ag2S的填充量,复合材料的磨损率最小,填充量再增多,会使复合材料变脆。电子能谱证实:在磨损滑动试验中,Ag2S与金属铁的背面发生化学反应,增大了迁移膜与金属铁背面的粘合力,形成一层薄且均匀,粘合性强的聚合物迁移膜,从而降低了材料的磨损。
另外,XPS还表明Ag2S和Cu2S粒子与基体PPS有较强的键合作用,添加Ag2,S和Cu2S粒子可明显增大PPS的弯曲强度和弯曲模量,降低PPS的磨损速率和摩擦系数,这是由于Ag2S和Cu2S粒子在压模过程中产生塑性形变,在PPS基体中形成光滑界面。而2nF2和SnS粒子在压模过程中无塑性形变,在PPS基体中产生许多裂纹,且由于}2和SnS粒子与基体PPS键合作用很弱,因此添加2nF2和SnS粒子反而降低了PPS的耐磨损性能,提高了PPS的摩擦速率,复合材料的弯曲强度和弯曲模量均低于Ag2S和Cu2S填充PPS。
另据报道,添加20%-30%的NiS粒子能降低PPS的磨损率,而PbSe粒子的添加反而增大PPS的磨损率。
4其他高聚物填充
采用高聚物填充PPS,也可以显著地改善其摩擦性能。
聚苯酷( PHBA ),也称聚对轻基苯甲酸醋,是一种结晶型直链状线型高分子〔39] o PHBA的晶体呈片状,类似于固体润滑剂(如石墨、二硫化铝),具有良好的自润滑性能和较高的PV极限值。
将PHBA作为填料,添加在PPS树脂中,高温高压条件下注塑成型,可制成了耐磨的共混合金。有人采用机械法和湿法两种共混方法制备了PHBA/PPS共混物,热压成型制得共混合金,通过测试表明,该共混合金的耐摩擦磨损性能优异,耐热性能较好、热膨胀系数小、尺寸稳定性好。其中湿法共混合金比机械法共混合金具有更加优异的耐磨性能。这种高分子合金有望成为新型高性能耐磨自润滑材料。
其他很多高聚物,例如,聚四氟乙烯、聚醚醚酮、尼龙,及低密度聚乙烯等填充PPS能较好地改善PPS的润滑性和耐磨性等。
5纳米粒子填充
纳米粒子是指粒径在lnm^} 100nm的原子团族和纳米微粒,与普通的粒子相比,它具有独特的光、电、磁及化学特性。纳米粒子出现后,立即引起各国科技界的高度重视,并已对高性能陶瓷、合金的研制开发产生了重大的影响。
将它应用于高分子工业中,在塑料填充改性的理论和实践、开发新型功能复合材料等方面也产生了重大的影响。采用纳米刚性粒子填充工程塑料,不仅会使材料韧性、强度方面得到提高,而且其性能价格比也得到了较大提高,并为生产中降低成本提供了一种新的手段。由于工程塑料价格较高,人们希望尽量回收利用加工及生产过程中产生的二次料,但热塑性树脂经二次加工后各种性能均会有不同程度的下降,而利用刚性纳米粒子对二次料进行改性后可有效提高热塑性工程塑料的废料利用率和降低成本,从而可缓解资源短缺以及环境污染等问题。
与其它高聚物/纳米复合材料一样,在制备PPS/纳米复合材料之前,应首先对纳米材料进行表面处理,才能有效提高纳米粒子在PPS树脂中的均匀分散性,从而更好地改善复合材料的耐冲击性,扩宽其的应用范围。
6纤维填充
在研究与实际应用中,常采用碳纤维、玻纤及聚合物纤维等来增强PPS以及改善其摩擦性能,这里不作详述。
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