聚四氟乙烯(PTFE,鐵氟龍)聚四氟乙烯(PTFE),更為大眾所熟知的俗名是鐵氟龍,它于 1938 年由杜邦公司發(fā)明。PTFE 具有極為獨(dú)特的性能,它幾乎不與任何物質(zhì)粘合,同時(shí)具備出色的自潤(rùn)滑性,這使得它常被用于防粘涂層,我們?nèi)粘I钪谐R?jiàn)的不粘鍋涂層便是 PTFE 的經(jīng)典應(yīng)用案例。
在提升塑料耐磨性方面,PTFE 微粉是專門用作添加劑的品種。它堪稱所有耐摩擦添加劑中摩擦系數(shù)最低的,在摩擦過(guò)程中,PTFE 微粉會(huì)在零件表面形成一層潤(rùn)滑的薄膜,就像給零件穿上了一層光滑的 “保護(hù)膜”,從而有效降低摩擦和磨損。在高負(fù)荷應(yīng)用場(chǎng)景中,PTFE 微粉是最佳的耐磨添加劑之一。對(duì)于非結(jié)晶性塑料,最適當(dāng)?shù)?PTFE 添加量為 15%;而對(duì)于結(jié)晶性塑料,這個(gè)比例則為 20%。PTFE 微粉的應(yīng)用范圍十分廣泛,涵蓋了工程塑料、涂料、油墨、油漆、潤(rùn)滑油、薄膜、橡膠等多個(gè)領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中,它能夠顯著增強(qiáng)主體材料的性能,包括耐磨損性、耐摩擦性和耐劃擦性,賦予材料易去污特性和抗粘連特性,改善潤(rùn)滑性能(用于工程塑料改性),以及增強(qiáng)抗摩擦和抗磨損性能。例如,由 PTFE 增強(qiáng) POM 制造的機(jī)械零件,在實(shí)際使用中展現(xiàn)出了卓越的耐磨性能,大大延長(zhǎng)了零件的使用壽命。二硫化鉬二硫化鉬(MoS?)是一種呈現(xiàn)黑色且?guī)в薪饘俟鉂傻姆勰檬钟|摸會(huì)有滑膩感。它是重要的固體潤(rùn)滑劑,尤其在高溫高壓環(huán)境下表現(xiàn)出色,被譽(yù)為 “高級(jí)固體潤(rùn)滑油王”。在工程塑料領(lǐng)域,二硫化鉬主要作為尼龍塑料的耐磨添加劑。以尼龍 66+MoS?(灰黑色)為例,與純樹(shù)脂相比,添加了二硫化鉬的尼龍 66 在剛性、硬度和尺寸穩(wěn)定性方面都有所提高。這是因?yàn)槎蚧f的晶粒能夠形成特殊的效果,提高了結(jié)晶結(jié)構(gòu),使得材料的承載能力和耐磨性能均得到增強(qiáng)。然而,這種材料也存在一定的缺點(diǎn),其抗沖擊強(qiáng)度有所下降。盡管如此,尼龍 66+MoS?仍廣泛應(yīng)用于齒輪、軸承、密封圈、滑塊等部件,在實(shí)際的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)揮著重要作用,有效減少了這些部件的磨損,提高了機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。石墨石墨擁有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu),呈格子狀。正是這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu),使得石墨分子在很小的摩擦力作用下就能夠很容易地互相滑動(dòng)。這一耐磨特性在有水的環(huán)境中尤為重要,因?yàn)樗肿拥拇嬖跁?huì)加劇材料之間的摩擦,而石墨的特殊結(jié)構(gòu)能夠有效緩解這種摩擦。基于這一特性,石墨成為了一種理想的耐磨性添加劑,被廣泛應(yīng)用于很多置于水中的應(yīng)用場(chǎng)景,如水鋪外殼、輪葉 (impeller) 和關(guān)封 (Valueseals)。在這些應(yīng)用中,石墨能夠顯著提高塑料在水環(huán)境中的耐磨性能,保證相關(guān)設(shè)備在潮濕、多水的惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,減少設(shè)備的維修和更換頻率,降低使用成本。聚硅氧烷聚硅氧烷液體是一種會(huì)移行的耐磨添加劑。當(dāng)它被加入熱塑性塑料中時(shí),會(huì)緩慢地移行到零件表面,并在零件表面形成一層持續(xù)不斷的薄膜。這層薄膜就如同給零件披上了一層隱形的 “鎧甲”,能夠有效抵御外界的摩擦和磨損。聚硅氧烷具有很廣泛的粘度范圍。一般來(lái)說(shuō),聚硅氧烷的粘度越低,就越呈流質(zhì)狀,能夠更快速地移行到零件表面,從而提供更好的耐磨特性。然而,如果聚硅氧烷的粘度太低,它在零件中就較易揮發(fā),并且會(huì)很快地從零件中移行消失掉,導(dǎo)致其耐磨效果大打折扣。因此,在選擇聚硅氧烷作為添加劑時(shí),需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和工藝條件,合理控制其粘度,以確保獲得最佳的耐磨性能。玻璃纖維玻璃纖維是一種無(wú)機(jī)非金屬材料,主要以二氧化硅為原料制成,其直徑通常在幾微米到二十幾微米之間。玻璃纖維具有絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)良特性使得它常常被用于塑料的增強(qiáng)材料。雖然玻璃纖維本身性脆、耐磨性差,但是當(dāng)它用于增強(qiáng)塑料時(shí),卻能夠發(fā)揮獨(dú)特的作用。玻璃纖維可以在高分子之間提供堅(jiān)固的機(jī)械性結(jié)合,就像在塑料的分子結(jié)構(gòu)中搭建了一座堅(jiān)固的橋梁,將各個(gè)分子緊密地連接在一起,從而增加熱塑性塑料結(jié)構(gòu)的整體性,并有效改善其耐磨性。玻璃纖維增強(qiáng)塑料在各種機(jī)械零件中有著廣泛的應(yīng)用,如水泵、水閥、軸承、軸套、齒輪、支架、托輥等。在這些機(jī)械零件中,玻璃纖維增強(qiáng)塑料能夠承受較大的機(jī)械應(yīng)力和摩擦,保證零件在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中保持良好的性能,大大提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率和使用壽命。碳纖維碳纖維是以粘膠絲、聚丙烯腈纖維和瀝青絲等為原料,在 300 - 1000℃的高溫下碳化而成的。與玻璃纖維類似,碳纖維能夠大幅改善塑料結(jié)構(gòu)的整體性、耐磨性以及耐負(fù)荷與耐摩擦速度的能力。但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,這使得它在使用過(guò)程中不會(huì)刮傷與其摩擦的鐵鋼質(zhì)或鋼質(zhì)的摩擦表面。利用碳纖維具有自潤(rùn)滑性的特點(diǎn),碳纖維增強(qiáng)塑料在一些特殊用途的零部件制造中發(fā)揮著重要作用,如可以制作航空儀表和磁帶錄音機(jī)用的無(wú)油潤(rùn)滑軸承,電氣傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車用的無(wú)油潤(rùn)滑齒輪(可避免滲漏油引起的事故),壓縮機(jī)上的無(wú)油潤(rùn)滑活塞環(huán)等。這些應(yīng)用不僅充分發(fā)揮了碳纖維增強(qiáng)塑料的耐磨性能,還利用了其自潤(rùn)滑性,實(shí)現(xiàn)了無(wú)油潤(rùn)滑,減少了潤(rùn)滑油的使用和維護(hù)成本,同時(shí)也提高了設(shè)備的運(yùn)行安全性和可靠性。芳香族聚酰胺纖維(芳綸)芳香族聚酰胺纖維俗稱芳綸,它是在 20 世紀(jì) 60 年代由美國(guó)杜邦(DuPont)公司成功研發(fā)的一種新型高科技合成纖維。芳綸具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能,其強(qiáng)度是鋼絲的 5 - 6 倍。芳綸纖維也是一種優(yōu)秀的耐磨添加劑。相比于玻璃纖維和碳纖維,它是最軟和最無(wú)刮損性的纖維。這一特性使得芳綸纖維在耐磨應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),特別是在一些對(duì)配合零件表面刮損性要求較高的場(chǎng)合,芳綸纖維能夠很好地滿足需求。例如,在芳綸 / 超高分子量聚乙烯戰(zhàn)術(shù)頭盔的制造中,芳綸纖維的應(yīng)用不僅提高了頭盔的耐磨性能,還保證了頭盔在受到?jīng)_擊時(shí)能夠有效分散能量,保護(hù)使用者的安全。