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 年由杜邦公司發明。PTFE 具有極為獨特的性能,它幾乎不與任何物質粘合,同時具備出色的自潤滑性,這使得它常被用于防粘涂層,我們日常生活中常見的不粘鍋涂層便是 PTFE 的經典應用案例。
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最低的,在摩擦過程中,PTFE 微粉會在零件表面形成一層潤滑的薄膜,就像給零件穿上了一層光滑的 “保護膜”,從而有效降低摩擦和磨損。在高負荷應用場景中,PTFE 微粉是最佳的耐磨添加劑之一。對于非結晶性塑料,最適當的 PTFE 添加量為 15%;而對于結晶性塑料,這個比例則為 20%。PTFE 微粉的應用范圍十分廣泛,涵蓋了工程塑料、涂料、油墨、油漆、潤滑油、薄膜、橡膠等多個領域。在這些應用中,它能夠顯著增強主體材料的性能,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,改善潤滑性能(用于工程塑料改性),以及增強抗摩擦和抗磨損性能。例如,由 PTFE 增強 POM 制造的機械零件,在實際使用中展現出了卓越的耐磨性能,大大延長了零件的使用壽命。二硫化鉬二硫化鉬(MoS?)是一種呈現黑色且帶有金屬光澤的粉末,用手觸摸會有滑膩感。它是重要的固體潤滑劑,尤其在高溫高壓環境下表現出色,被譽為 “高級固體潤滑油王”。在工程塑料領域,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,與純樹脂相比,添加了二硫化鉬的尼龍 66 在剛性、硬度和尺寸穩定性方面都有所提高。這是因為二硫化鉬的晶粒能夠形成特殊的效果,提高了結晶結構,使得材料的承載能力和耐磨性能均得到增強。然而,這種材料也存在一定的缺點,其抗沖擊強度有所下降。盡管如此,尼龍 66+MoS?仍廣泛應用于齒輪、軸承、密封圈、滑塊等部件,在實際的機械運轉中發揮著重要作用,有效減少了這些部件的磨損,提高了機械設備的運行穩定性和可靠性。石墨石墨擁有獨特的化學結構,呈格子狀。正是這種獨特的結構,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。這一耐磨特性在有水的環境中尤為重要,因為水分子的存在會加劇材料之間的摩擦,而石墨的特殊結構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,被廣泛應用于很多置于水中的應用場景,如水鋪外殼、輪葉 (impeller) 和關封 (Valueseals)。在這些應用中,石墨能夠顯著提高塑料在水環境中的耐磨性能,保證相關設備在潮濕、多水的惡劣環境下長期穩定運行,減少設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移行的耐磨添加劑。當它被加入熱塑性塑料中時,會緩慢地移行到零件表面,并在零件表面形成一層持續不斷的薄膜。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。一般來說,聚硅氧烷的粘度越低,就越呈流質狀,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,并且會很快地從零件中移行消失掉,導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,需要根據具體的應用需求和工藝條件,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機非金屬材料,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、抗腐蝕性好、機械強度高的優點,這些優良特性使得它常常被用于塑料的增強材料。雖然玻璃纖維本身性脆、耐磨性差,但是當它用于增強塑料時,卻能夠發揮獨特的作用。玻璃纖維可以在高分子之間提供堅固的機械性結合,就像在塑料的分子結構中搭建了一座堅固的橋梁,將各個分子緊密地連接在一起,從而增加熱塑性塑料結構的整體性,并有效改善其耐磨性。玻璃纖維增強塑料在各種機械零件中有著廣泛的應用,如水泵、水閥、軸承、軸套、齒輪、支架、托輥等。在這些機械零件中,玻璃纖維增強塑料能夠承受較大的機械應力和摩擦,保證零件在長期的運轉過程中保持良好的性能,大大提高了機械設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構的整體性、耐磨性以及耐負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,這使得它在使用過程中不會刮傷與其摩擦的鐵鋼質或鋼質的摩擦表面。利用碳纖維具有自潤滑性的特點,碳纖維增強塑料在一些特殊用途的零部件制造中發揮著重要作用,如可以制作航空儀表和磁帶錄音機用的無油潤滑軸承,電氣傳動內燃機車用的無油潤滑齒輪(可避免滲漏油引起的事故),壓縮機上的無油潤滑活塞環等。這些應用不僅充分發揮了碳纖維增強塑料的耐磨性能,還利用了其自潤滑性,實現了無油潤滑,減少了潤滑油的使用和維護成本,同時也提高了設備的運行安全性和可靠性。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 60 年代由美國杜邦(DuPont)公司成功研發的一種新型高科技合成纖維。芳綸具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優良性能,其強度是鋼絲的 5 - 6 倍。芳綸纖維也是一種優秀的耐磨添加劑。相比于玻璃纖維和碳纖維,它是最軟和最無刮損性的纖維。這一特性使得芳綸纖維在耐磨應用中具有獨特的優勢,特別是在一些對配合零件表面刮損性要求較高的場合,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術頭盔的制造中,芳綸纖維的應用不僅提高了頭盔的耐磨性能,還保證了頭盔在受到沖擊時能夠有效分散能量,保護使用者的安全。