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      設備及儀器:


      滑動摩擦磨損試驗機,M-200A,北京中航時代儀器設備有限公司。


      摩擦因數按照 GB /T 3960—2016 《塑料 滑動 摩擦磨損試驗方法》測試;


      磨損質量按照 GB /T 3960—2016 測試;



      耐摩擦磨損性能的影響因素:


      選用 GF 增強 MPPO 材料后,提高了材料的耐摩擦磨損性能,有效降低了 MPPO 復合材料的摩擦因數。這是因為 GF 具有高強度和高硬度,在摩擦 過程中當較軟的基體材料被磨損后,主要由GF在其摩擦表面起到承載力的作用,以此來降低 MPPO 復合材料的磨損,從而提高 MPPO 復合材料整體的 耐摩擦磨損性能。而MPPO復合材料在干摩擦過 程中主要以黏著磨損為主,隨著摩擦升溫,MPPO復合材料自身受熱變軟,進一步增加了摩擦的作用面積,加快了 MPPO 向摩擦對偶表面的轉移,導致耐摩擦磨損性能較差。


      選擇不同直徑 GF 對 MPPO 復合材料摩擦因 數及磨損質量的影響進行研究,結果見圖 3。由 圖 3 可見:



      GF 的直徑越小,MPPO 復合材料的耐摩 擦 磨損性能越好,隨著GF直徑的增大,摩擦因數和磨損質量增大。直徑為3. 0 μm 的短 GF,其摩擦 因數和磨損質量最小。這是因為直徑小的 GF 在 MPPO 復合材料表面占有更大的表面分量,有效降 低了 MPPO 材料與摩擦對偶面的直接接觸。同時, 直徑更小的 GF 在 MPPO 復合材料中與 PPO 樹脂 基體接觸面積更大,對材料的承載能力更強,從而 使 MPPO 復合材料的整體強度更高,耐磨擦磨損性能更佳。


      PTFE 微粉添加量:


      選擇粒徑為 5 μm 的 PTFE-0145 對 MPPO 復 合材料耐摩擦磨損性能的影響進行研究。由于 PTFE 微粉自身存在 C—F 鍵,具有較低的摩擦因數,摩擦時能夠快速地在摩擦對偶表面形成均勻的 PTFE 轉移膜,避免了共混物和金屬對磨面的直接 摩擦,從而降低了共混物的磨損質量[10-12],可以顯 著降低耐摩擦磨損性能。粒徑較小的 PTFE 微粉 因具有較好的分散性能,耐磨效果更優,具有較低 的摩擦因數和磨損質量。但不同的添加量對降低 摩擦因數和磨損質量有一定差異。圖 4 為不同 PTFE 添加量對 MPPO 復合材料摩擦因數及磨損質 量的影響。



      由圖 4 可見: 隨著 PTFE 微粉添加量的增加, MPPO 復合材料的摩擦因數逐漸降低,添加質量分 數為 15% 時,摩擦因數和磨損質量最佳。隨著PTFE 微粉添加量的進一步增加,摩擦因數和磨損 質量降低成效不顯著。這可能是因為 MPPO 是非 結晶 性 聚 合 物,當 添 加 質 量 分 數 超 過 15% 時, MPPO 對 PTFE 微粉的粘接能力下降,容易發生團 聚,產生內部缺陷,容易從 MPPO 復合材料基體表 面脫落,磨粒磨損加劇,進而造成材料在摩擦表面 產生疲勞磨損。


      PTFE /甲基苯基硅油復合體系


      采用 PTFE 微粉與甲基苯基硅油復合構建的 耐磨體系,將其與 PTFE 微粉的耐磨體系進行對 比,研究不同體系對 MPPO 復合材料摩擦因數及磨 損質量的影響,結果見圖 5。由圖 5 可 見: 采 用 PTFE 微粉耐磨體系時,MPPO 復合材料的摩擦因 數為 0. 3,磨損質量為 4. 5 mg,當添加 15% PTFE 與2% 甲基苯基硅油組成復合耐磨體系 ( 簡 稱 15% PTFE /2% 硅油) 時,MPPO 復合材料摩擦因數 為 0. 2,磨損質量為 3. 5 mg,具有較好的耐磨效果。 在 MPPO/PTFE 體 系 中,加入甲基苯基硅油,與 PTFE 微粉相復合形成耐磨體系,擁有較低的摩擦 因數和磨損質量。這可能是因為 15% PTFE /2% 硅 油在摩擦過程中發揮了良好的協同作用,在共混物 體系中加入 PTFE 更容易富集在有機硅形成的微 區周圍,而有機硅油有向材料表面遷移富集的趨 勢,因此氟硅共混聚合物中的 PTFE 有隨之向表面 富集的趨勢[9,13]。同時,遷移的甲基苯基硅油起到 最直接的潤滑作用,避免 PTFE 與對偶表面直接接 觸。在高速運轉的環境中 15% PTFE /2% 硅油與 PTFE 微粉體系相比,耐摩擦磨損性能更好。



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