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关于塑料的耐磨性,当工程塑料用玻璃纤维增强了之后,玻纤是提升了塑料的耐磨性呢?还是减弱了塑料的耐磨性?

发布时间:2025-11-24

耐磨性是决定塑料应用领域和使用寿命的重要指标。为了减少塑料的摩擦磨损,可以选择添加润滑物质或是增强物质。当然润滑油或润滑脂在减少磨损和噪音也能起到一定的作用,但润滑油或脂也存在一些缺点,时间长了油脂会发生老化,还需要经常添加维护,而且容易聚集灰尘碎屑,污染内部零件等。因此添加耐磨物质来增加塑料的耐磨性和自润滑性成为了一种比较常用的方法。常见的添加剂和增强物质有:聚四氟乙烯、二硫化钼、硅酮、石墨、碳纤维、芳纶纤维等。


那玻璃纤维作为最常见的一种改性各类工程塑料的增强剂,对材料的耐磨性是正面的帮助,还是有负面的作用呢?小维想在介绍了其它一些没有争议的耐磨助剂之后,我们重点讨论一下玻纤与耐磨性的关系。


1、聚四氟乙烯(PTFE,铁氟龙)


聚四氟乙烯(PTFE),俗称铁氟龙,于1938年由杜邦发明。PTFE几乎不与任何物质粘合,同时还具有自润滑性,因此通常被用于防粘涂层。不粘锅涂层就是PTFE的经典应用。


PTFE微粉是专门用作添加剂的品种,是耐摩擦添加剂中摩擦系数比较低的,在磨擦过程中PTFE微粉会在零件表面形成润滑的薄膜。是高负荷应用中最佳的耐磨添加剂。最适当的PTFE添加量为非结晶性塑料含15%PTFE、而结晶性塑料含20%PTFE。


PTFE 微粉可应用于工程塑料、涂料、油墨、油漆、润滑油、薄膜、橡胶等,可增强主体材料的性能,如:


1)耐磨损性、耐摩擦性和耐划擦性

2)易去污特性

3)抗粘连特性

4)润滑性能(用于工程塑料改性)

5)抗摩擦,抗磨损性能


2、二硫化钼 


二硫化钼(MoS2)是一种黑色有金属光泽,触之有滑腻感的粉末,二硫化钼是重要的固体润滑剂,特别适用于高温高压下,被誉为“高级固体润滑油王”。在工程塑料领域主要用于尼龙塑料的耐磨添加剂。


尼龙66+MOS2 (灰黑色):尼龙66/二氧化钼与纯树脂相比,其刚性、硬度和尺寸稳定性有所提高,但抗冲击强度有所下降,二硫化钼的晶粒形成效果提高了结晶结构,使材料承载和耐磨性能均有提高。广泛用于齿轮、轴承、密封圈、滑块等。


3、石墨 


石墨的化学结构为一个独特的格子状结构。此独特的化学结构使石墨分子在很小磨擦力上很容易地互相滑动。此耐磨特性在有水的环境中尤其重要。此特性使石墨成为一种理想的耐磨性添加剂用于很多置于水中的应用,如水铺外壳、轮叶和关封。


4、聚硅氧烷 


聚硅氧烷液体是一种会移行的耐磨添加剂.当加入热塑性塑料中,该助剂会缓慢移行到零件表面,并形成一层持续不断的薄膜。聚硅氧烷有很广泛的粘度范围。聚硅氧烷的粘度逾低,逾成流质状且速地移行到零件表面产提供耐磨特性。若聚硅氧烷的粘度太低,则在较易挥发,并会很快地从零件中移行消失掉。

在电助力自行车轮毂电机、电动滑板车轮毂电机、可折叠电动自行车轮毂电机塑胶行星齿轮和电助力自行车中置电机塑胶齿轮的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z33大扭力、耐磨静音齿轮专用工程塑料,可以帮您解决传统的MC尼龙和PA66尼龙材料耐磨耐疲劳性不够、噪音比较大、尼龙齿轮的尺寸和扭力受水份影响比较大的问题。


同时,Wintone Z33耐磨静音齿轮材料具有优异的高低温性能,以及低吸湿性(Z33材料的吸水率只有尼龙66和MC尼龙的15%左右,水份对Z33材料注塑的塑胶齿轮的扭力和尺寸影响很小),不管是在冬天的严寒地区,还是夏季酷热的应用环境,或是空气湿度长期高达70%~80%的高湿度地区,Z33材料制造的塑胶齿轮的性能具有优异的稳定性和可靠性。

另外,Z33材料优异的抗冲击性、防断齿和耐腐蚀性(包括耐酸碱、耐水解、耐盐、耐各类有机溶剂),可以帮你拓宽塑胶齿轮减速电机的应用场景。


5、碳纤维 


碳纤维是用粘胶丝、聚丙烯腈纤维和沥青丝等为原料,在300~1000℃下碳化而成的。与玻璃纤维的情况一素,碳纤维能大幅改善结构的整体性、耐磨性和耐负荷与耐磨擦速度之能力。和玻璃纤维不同的是碳纤维是一种较软且刮损性较低的纤维。碳纤维不会刮伤与其磨擦的铁钢质或钢质的磨擦表面。

利用碳纤维具有自润滑性的特点,碳纤维增强塑料可以做特殊用途的轴承、齿轮和活塞环。如航空仪表和磁带录音机用的无油润滑轴承,电气传动内燃机车用的无油润滑齿轮(可避免渗漏油引起的事故),压缩机上的无油润滑活塞环等。


6、芳香族聚酰胺纤维(芳纶)


芳香族聚酰胺纤维俗称芳纶,自20世纪60年代由美国杜邦(DuPont)公司成功研发。是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的 5~6倍。


芳纶纤维也是耐磨添加剂之一。相比于玻璃纤维和碳纤维,它是最软和最无刮损性的纤维。此特性是芳香族聚酰胺纤维在耐磨应用的主要优点,特别是在配合零件的表面对刮损性的纤维。


以上这些添加剂或增强材料对注塑功能件的耐磨性有帮助,已经通过很多工业化应用的案例证实,这个没有问题。但小维在不少公开的技术文章中,看到注塑件中的玻璃纤维对部件的耐磨性是有帮助的,经常被列为耐磨性改善助剂一列,小维不敢认同,因为在过去20多年的工程塑料应用开发工作中,小维遇到情况并非如此。


在很多齿轮传动选材的应用案例中,小维发现:


玻璃纤维在塑胶齿轮里更容易被磨掉;

玻璃纤维在塑胶齿轮里更容易被磨掉;

玻璃纤维在塑胶齿轮里更容易被磨掉。


下面的这个应用案例就是其中的一个,我们一起来看下。


就是上面这个注塑件,它的应用名称叫汽油机凸轮。应用的主要要求是:耐磨,经过台架试验后(长期工作温度范围为-40度到120度,短期会达到150度),磨损率要低于要求值,放置两天后,再启动汽油机要求功能完好。


当时一家日本的汽油机专业生产商,分别用PA66(耐热老化改性)、PA66+30%玻璃纤维(耐热老化改性)、PA66+50%玻璃纤维以及苏州维本工程塑料的Wintone Z33,这四组材料同时并行试验。


这四款材料在注塑完成两天后,分别做200小时、400小时和600小时的台架试验。


经过200小时之后,磨损掉最厉害并且失效的PA66+50%玻纤的那支材料,其他三支材料有不同程度的磨损,但没失效,磨损掉第二的是PA66+30%玻纤,磨损最少的是Wintone Z33。


经过400小时之后,磨损掉最厉害并且失效的PA66+30%玻纤的那支材料,磨损掉第二厉害并失效的是未增强PA66;磨损最少的是Wintone Z33,而且没有失效,当两天后重新启动,汽油机仍旧功能完好。


最后,Wintone Z33做600小时的台架测试,仍旧通过测试。

苏州维本工程塑料Wintone Z33作为一款耐磨静音齿轮专用料,在齿轮应用上最显著的特点是:耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。

在各类减速电机传动齿轮的应用上,与传统的POM和PA66相比,Wintone Z33具有更好的耐磨性、静音、弹性、耐疲劳性和抗形变能力,Z33在保持了良好刚性的同时,进一步提升了弹性和韧性(这种优异的机械性能在摄氏-40度、0度和80度都有保持和体现),可以帮助解决齿轮断齿问题,同时大幅度降低摩擦噪音,经应用后比较,Wintone Z33也优于不少耐磨改性规格的POM和PA66(如聚四氟乙烯,硅酮类或二硫化钼改性)。

在微小型减速齿轮箱耐磨静音齿轮的应用上,Z33在耐磨耐疲劳性优于传统的PA12和TPEE(海翠料)的同时,还能帮助解决PA12和TPEE有时候扭力不够的问题,而且Z33具有更好的成本优势。

另外,Z33具有很好的耐腐蚀性,可以用于很多场景下接触各类化学物质的严苛环境,比如PCB设备齿轮、印染纺织机械上的齿轮,液压系统的挡圈和密封圈,等等,成功替代价格昂贵的PEEK,PA12,PVDF,PTFE,PA46,TPEE的部分应用领域。另外Z33的吸湿很少,综合性能受水份的影响很小,整包装Wintone Z33注塑前不需要提前烘料,可以直接注塑,注塑完无需水处理。


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