耐磨尼龍材料主要通過向尼龍中添加碳纖維、二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯粉末或硅酮粉末等耐磨添加劑來降低尼龍的摩擦系數(shù)或磨損量,這些添加劑用量一般在3%~15%之間。一般來說,耐磨尼龍主要用于機(jī)械零件領(lǐng)域,用于制造各種耐磨產(chǎn)品(注塑法),如軸承保持架、軸套、減摩環(huán)、減摩墊等。近年來,耐磨尼龍?jiān)谄囶I(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
與純尼龍樹脂相比,耐磨尼龍具有更低的摩擦系數(shù)、更好的耐磨損性和自潤滑性,同時(shí)具有較高的力學(xué)性能以及良好的耐熱性、耐油性和耐化學(xué)性,它還大大降低了原材料的吸水率和收縮率。
自潤滑耐磨尼龍有許多改進(jìn)品種,如石墨尼龍PA12、石墨尼龍PA66、石墨尼龍PA12、碳纖維尼龍、尼龍/二硫化鉬、尼龍/聚四氟乙烯和尼龍1010/二硫化鉬。石墨尼龍?zhí)貏e適用于耐磨潤滑材料,這是因?yàn)槭跈C(jī)械工業(yè)中經(jīng)常用作潤滑劑,潤滑油不能在高速、高溫和高壓下使用,而石墨耐磨材料可以在200~2000℃的高速下滑動(dòng),在沒有潤滑油的情況下工作,石墨材料廣泛應(yīng)用于許多輸送腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備,如活塞杯、密封圈和軸承,操作時(shí)無需添加潤滑油,石墨乳液也是許多金屬加工的良好潤滑劑。
然而,某些機(jī)械零件(如用于傳動(dòng)齒輪的墊片)在厚度方向上對(duì)精度有很高的要求,因此對(duì)尼龍材料在厚度方向上的均勻性提出了嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的耐磨尼龍制品由于熱收縮等因素,容易在端面產(chǎn)生凹面效應(yīng)。尤其是厚件的芯部收縮和邊緣收縮的尺寸差異較大是一個(gè)突出的問題,只有經(jīng)過有針對(duì)性的改進(jìn)后才能使用。這也是技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn),即如何在保證耐磨效果的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)品的尺寸精度,且成本不太高。
幾種常用的耐磨添加劑:
(1)碳纖維
碳纖維能大幅改善材料結(jié)構(gòu)的整體性、耐負(fù)荷與耐磨能力。和玻璃纖維不同的是碳纖維是一種較軟且刮損性較低的纖維,碳纖維不會(huì)刮傷與其摩擦的鐵質(zhì)或鋼質(zhì)的摩擦表面。
(2)二硫化鉬
二硫化鉬是主要用于尼龍塑料的一種耐磨添加劑。二硫化鉬的作用如結(jié)晶劑,用以增加尼龍的結(jié)晶度,使尼龍材料產(chǎn)生一個(gè)較硬和較耐磨的表面。二硫化鉬對(duì)金屬有很高的親和力,一旦吸附在金屬表面,二硫化鉬的分子會(huì)填塞金屬表面上用顯微鏡才可看見的毛細(xì)孔,并使金屬表面變得更光滑,此點(diǎn)使二硫化鉬成為一個(gè)理想的耐磨添加劑用于尼龍與金屬互相摩擦的場合。
(3)石墨
石墨的化學(xué)結(jié)構(gòu)為一個(gè)獨(dú)特的格子狀結(jié)構(gòu),此獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)使石墨分子在受到很小摩擦力時(shí)會(huì)很容易地互相滑動(dòng),這種耐磨特性在有水的環(huán)境中尤其重要,因而石墨作為一種理想的耐磨添加劑用于很多置于水中的制件,如水鋪外殼、輪葉等。
(4)聚四氟乙烯(PTFE)
PTFE的摩擦系數(shù)很低,在摩擦過程中PTFE分子會(huì)在零件表面形成潤滑薄膜。PTFE在摩擦力下有很好的潤滑性及耐磨性能,在高負(fù)荷應(yīng)用中,PTFE是佳的耐磨添加劑。這些高負(fù)荷應(yīng)用包括液壓式活塞環(huán)封、推力墊圈。PTFE含量在非結(jié)晶性塑料中一般為15%、而在結(jié)晶性塑料中一般為20%。
(5)硅酮
硅酮,學(xué)名一般叫聚硅氧烷(或聚二甲基硅氧烷),低分子量聚硅氧烷液體俗稱硅油,超高分子量的聚硅氧烷外觀為白色顆;蚍勰饕米魉芰霞庸ぶ鷦,克服了傳統(tǒng)硅油加工上的麻煩和性能上的不足,其可明顯降低塑料的摩擦系數(shù),提高滑爽性,改善表面光澤,提高耐刮擦性,同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性和非遷移性。
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