丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯共聚物(ABS)是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑性高分子材料,被廣泛運用于商業(yè)和辦公用品。因其較佳的耐磨性能,也常用作中等載荷和轉(zhuǎn)速的軸承。但由于ABS 在劇烈摩擦?xí)r發(fā)熱而易軟化,導(dǎo)致耐磨性能急劇下降,其無法滿足在某些特定領(lǐng)域內(nèi)的耐磨性能要求,而通常是在ABS 樹脂中添加耐磨劑對其進行改性。聚四氟乙烯( PTFE)作為一種自潤滑材料,耐溫性能較好。通過PTFE 改性的ABS,可以有效地解決高溫下ABS 耐磨性能不佳的缺陷。PTFE在摩擦磨損時易形成轉(zhuǎn)移膜,可提升耐磨性能。
1.PTFE 微粉添加量對摩擦性能的影響.
圖1 是PTFE 添加量與摩擦性能的關(guān)系。實驗中所用的PTFE 牌號A07(5.5微米左右) 和A02(3微米左右)。由圖1可見,隨著PTFE 的添加量增加,ABS 復(fù)合材料的摩擦系數(shù)單調(diào)遞減,當添加量到達15% 時,材料的摩擦系數(shù)非常接近0. 1,PTFE 材料本身的摩擦系數(shù)在0. 1 左右,這說明摩擦過程中有大量的PTFE 在摩擦界面形成轉(zhuǎn)移膜,大大降低了摩擦系數(shù)。
圖2 是磨耗與PTFE 添加量的關(guān)系圖。磨耗隨著PTFE 的添加量增加先減小后增大,添加量為5%時磨耗最低。在添加量少于5%時A07 比 A02 的磨耗要低,當添加量超過5% 時,添加量A07和A02的磨耗都出現(xiàn)上升。這兩款PTFE微粉的區(qū)別在于,A02粒徑更小,這說明小粒徑的PTFE 微粉形成轉(zhuǎn)移膜的能力相對要差一些,但當添加量到10%的時候,大粒徑的PTFE析出形成轉(zhuǎn)移膜過多,反而導(dǎo)致磨耗比5%添加量更大。
2.不同規(guī)格PTFE 微粉對耐磨性能的影響
圖3 是不同規(guī)格PTFE 微粉對于ABS 耐磨性能的影響,空白組中未添加耐磨劑。由圖可見,PTFE 的加入使ABS 摩擦磨損性能提升( 摩擦系數(shù)、磨耗降低)。改性ABS 耐磨性能提升效果的順序為: 2. 5%A07表面燒結(jié) /2. 5% B01表面燒結(jié) > 5% A07表面燒結(jié) >5%A02表面燒結(jié) > 5%A07未表面燒結(jié) 。
3.結(jié)語
(1) PTFE 微粉添加量在5% 時ABS 的耐磨性最佳,過高的添加量雖然使摩擦系數(shù)更低,但摩擦過程中可能造成PTFE 析出過多,導(dǎo)致磨耗
上升(特殊情況除外)。
(2) 粒徑較大的PTFE 微粉更有利于形成轉(zhuǎn)移層,摩擦系數(shù)更低。添加量大時也容易造成磨耗上升。
(3)表面燒結(jié)過的PTFE微粉結(jié)晶性更好、結(jié)構(gòu)更致密,有利于提升ABS的耐磨性。