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抗磨添加剂及其作用机理

石墨具有良好的组润滑性、耐高温性、线膨胀系数非常小,能明显改善注塑加工制品的压缩蠕变性和尺寸稳定性,又可以提高极限PV值和导热性。二硫化钼具有低的摩擦系数和良好的润滑性,添加能明显改善尼龙的摩擦磨损性能,增加表面硬度,防止磨损。青铜粉具有优异的导热性,可改善尼龙的机械强度、硬度,并明显改善其耐磨性、蠕变性和尺寸稳定性。
 
采用复合润滑抗磨体系是有效的,以主抗磨添加剂为主,添加一些润滑剂、结晶成核剂是十分必要的。成核剂对提高尼龙的抗磨性的贡献就在于成核剂的加入,促进了尼龙晶格的生成与成长速度、晶格的细化。从而在一定程度上,提高了尼龙的表面速度。MoS2不仅有很好的抗磨作用,还有一定的增强作用。在PA66中加入1.5-2.5%可有效的改善PA66的摩擦磨耗特性。MoS2对PA66有成核作用,能促进PA66的结晶的细微化,提高PA66的刚性与硬度,在滑动过程中起到固体润滑剂的作用。
 
加入碳纤维能使尼龙的许多性能得到改善,尤其是耐磨性、耐蠕变性得到大幅度提高。玻璃纤维能使尼龙的磨损寿命得到大幅度提高,玻璃纤维与碳纤维并用可在提高性能的同时,相应降低成本。聚苯拉伸强度、硬度、耐磨性、耐热性都好,而且质地硬而细密,制件光洁度高。聚四氟乙烯耐磨性优异,能显著提高尼龙的抗摩擦磨损性能。长碳链脂肪族润滑脂、酰胺类润滑剂如EBS,是尼龙优良的润滑剂。
 
根据摩擦磨损原理,磨损与基材特性,如相对分子质量大小、结晶度及结晶形态有关,与材料的硬度有关,与滑动速度、压力有关。那么制备耐磨材料的基本思想是设法提高材料的硬度、改善机体的结晶结构、增加基材的润滑性等方面研究。
 
抗磨添加的选择,抗磨添加剂的选择主要考虑摩擦系数很小、与尼龙有一定的相容性、表面硬度高或润滑性高的物质,同时还有不以牺牲基材力学性能为前提。助剂的配置,单一的抗磨添加剂还不能完全有效的提高尼龙的耐磨性,正如前面提到的那样,尼龙的摩擦磨损过程是个复杂的综合作用。
 
能有效的降低材料摩擦系数的物质,这类物质的润滑作用可以使材料表面的摩擦阻力变小,相当于降低了材料表面所受到压应力和拉应力,因此对抑制疲劳裂纹或粘着破坏的发生有较大的贡献。本身对基体树脂并无明显的减磨效果或自润滑效果的物质,但他们可以和两两类物质产生协同作用,有助于提高和改善材料的耐磨损性和组润滑性。
 
就某种润滑剂而言,他们的作用机制既不是单一的也不是一成不变的,因基体树脂种类的不同有时可以有较好的减磨效果或润滑效果,有时则会完全丧失作为润滑剂的作用。这主要取决于和基体树脂及摩擦副之间的相互作用。研究中发现在减少基体树脂和润滑剂分子间的相互作用的前提下,基体高分子结晶过程中对异分子的排斥作用,有助于提高注塑加工材料的摩擦磨损性能。
 
抗磨添加剂主要是具有润滑作用的有机高分子化合物,从其作用效果划分,大概可以分为三大类。对基体树脂起到良好的减磨效果的物质,这类物质有时不仅不能降低材料的摩擦系数反而会使其增大,但他们将因具有限制磨粒嵌入深度的作用,具有抑制结晶性工程塑料表面结晶取向层生成作用或具有自愈合的作用等,可以较好的抑制犁切裂纹的发生,而抑制犁切裂纹的发生也意味着在很大程度上避免了疲劳破坏和粘着破坏。
 
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