如何选用耐磨塑料,十大耐磨工程塑料如何排名?

文摘   2024-07-29 10:01   广东  
在材料科学和工程领域中,CoF通常指的是摩擦系数(Coefficient of Friction)。摩擦系数是一个无量纲的数值,用来描述两个接触表面之间摩擦力的大小。它是材料表面相互作用的一个关键参数,对于理解材料的滑动行为非常重要。

其中:
  • 摩擦力是阻止两个表面相对滑动的力。

  • 正压力是垂直作用于两个接触表面之间的力。


固体材料润滑三侠客石墨、二硫化钼、PTFE!此三种材料CoF极低!任何工程塑料高耐磨改性,都绕不开以上三侠客联姻。
                
本文会讨论:PTFE、UHMWPE、PEEK、PI、POM、POK、PA66、PA46、PPS、LCP十种典型耐磨塑料应用,耐磨没有绝对强弱。
塑料君先抛出两个问题
1、PTFE是三侠客中的唯一塑料,人称塑料王,PTFE一定是最耐磨的塑料吗?
2、商家宣传秒天秒地的POK材料,耐磨真的十倍于POM吗?请思考一下!
如果不想思考,供应商也不考虑应用工况,无脑吹,请无视!
关于塑料耐磨性首先要考虑塑料工作环境,如运转的速度、频率、摩擦的对象、工作的负载受力情况、温度等多种因素综合考量,然后根据需求,选合适的材料。实际应用中,在以上工况、性能方向都确定的情况下,再选材料,但是往往使用复合改性的工程塑料,针对性强、耐磨性适应性好的经济材料。

对于上面提出的两个问题,先上一张图:

工程砂浆管道 耐磨应用测试

结论:没有绝对的最耐磨塑料!摩擦系数CoF最低的PTFE在面对砂浆管道应用时,直接被UHMWPE秒杀,甚至不如PA66!PTFE在和自己对磨时才是ta的高光时刻,此刻水泥砂浆并不会惯着ta!

显然光靠低摩擦系数,并不能决定塑料实际应用的耐磨损性,是不是颠覆了你的认知?

耐磨性和磨损率的影响因素有哪些?

塑料的耐磨性,需要从哪些维度去判断?

评估塑料的耐磨性涉及多个维度,这些维度可以帮助我们全面地了解材料在不同条件下的表现。如何选择耐磨塑料?

从下面7个主要的维度来判断:

1.材料特性:

  • 硬度:硬度高的塑料通常更耐磨,如POM、PEEK、PI等!

  • 结晶度:高结晶度的塑料通常耐磨性更好,如PA66、POK、PEEK等。

上图POM齿轮,下图PA66齿轮

  • 分子量:分子量较高的塑料通常具有更好的耐磨性,如UHMWPE。

UPE耐磨板、滑块

  • 分子量分布:紧密的分子排列,窄的分子量分布可以提高材料的耐磨性,如POK、PPS、LCP、PEI、PEEK等。

  • 化学组成:含有特殊基团的塑料(如苯环)可能会影响耐磨性。如PPS、LCP、PEEK、PI。


    PPS/LCP连接器应用


    PEEK耐磨高温齿轮应用


2.物理性能:

  • 摩擦系数(CoF):摩擦系数越低,通常意味着塑料在接触面上产生的摩擦力越小,从而减少磨损,如PTFE及氟塑料全家、UPE、POM、PA66、PA46、PEEK等。

氟塑料应用

  • 抗拉强度:更高的抗拉强度意味着材料在承受应力时不易断裂。

  • 弹性模量:高弹性模量的材料在受到外力时变形较小,有助于减少磨损。

  • 蠕变行为:材料在持续负载下的蠕变性能会影响其耐磨性。

高强度、高模量PEEK配件

以上三点在强度、模量高的,特种工程塑料有绝对优势,如PPS、LCP、PEEK、PEI、PI等。

3.环境因素:

  • 温度:不同温度下材料的耐磨性会发生变化。

  • 湿度:湿度会影响材料的吸水性和膨胀,如尼龙,从而影响耐磨性。

  • 化学介质:某些化学物质可能会加速材料的磨损。


以下是塑料君根据PTFE、UHMWPE、PEEK、PI、POM、POK、PA66、PA46、PPS、LCP十种典型耐磨塑料,做了主要性能对比表格。

根据塑料件耐磨要求,塑料君列出了四个最重要的考虑点,耐温、耐化学、摩擦系数、机械强度,此外还需考虑如下:

4.加工条件:

  • 表面处理:表面涂层或处理可以显著提高耐磨性,如PTFE常作涂层用途,提供耐磨性。

  • 成型方式:不同的成型方式(如注塑、挤出、压铸、CNC、喷涂等)可能会影响材料的微观结构,进而影响耐磨性,此外必须要考虑加工的经济性,如PTFE、UPE、PI不适合注塑、PEEK需要极高的加工温度。

  • 改性剂:添加填料、纤维等改性剂可以提高耐磨性,改性。


注塑加工/大批量、经济

CNC机加工适合小批量

5.测试方法:

  • 滑动磨损测试:通过模拟实际应用中的滑动磨损来评估耐磨性。

  • 砂纸磨损测试:使用不同编号的砂纸进行磨损测试。

  • 磨损试验机测试:使用特定的磨损试验机模拟特定条件下的磨损。

  • 滚动磨损测试:使用标准的滚动球耗费试验机进行测试。

  • Taber耐磨测试:使用Taber磨耗仪进行标准化的耐磨性测试。

  • 摩擦系数测试:通过测量材料表面与其他材料之间的摩擦系数来评估耐磨性。


总之,不同的耐磨测试方法、根据工况采用对应的耐磨原料或者改性塑料!与硬件对磨受力的,需要增加材料强度和耐疲劳性,与塑料橡胶件对磨改善其润滑性。考虑耐磨噪音,改善耐磨材料润滑性及其弹性。

6.应用环境:

  • 负载条件:不同负载下材料的耐磨性表现不同。

  • 接触材质:与塑料接触的材料种类也会影响耐磨性。

  • 运动类型:滑动、滚动等不同类型的运动对耐磨性有不同的要求。


氟塑料化工管道、及传动件,考虑耐化学性

变速箱内部塑料配件需要耐油和机械强度

7.长期性能:

  • 老化性能:长期暴露于特定环境中(如紫外线、温度循环等)会影响材料的耐磨性,如PEEK、PTFE、UPE等有极其优秀的耐候、耐老化性。

  • 疲劳寿命:材料在反复应力作用下的耐用性、如UPE、POK、PEEK、PI等。


以上就是选用耐磨塑料7个维度!耐磨塑料,没有绝对最强排名,就如小米的手机、理想的车,只要前面加够定语,大家都有机会拼个第一!

下面塑料君将总结十大典型耐磨塑料的优点和缺点:

总 结

  • PTFE和UHMWPE在摩擦系数和自润滑性方面表现最佳,但机械强度较低,耐磨要求极高的首先!但也要看摩擦对象

  • POM在耐磨性和自润滑性方面表现出色,性价比极高,适用于大多数齿轮、传动应用。

  • PA66在耐磨性和自润滑性出色价格适中,耐磨改性后,覆盖应用最广。

  • PEEK、PI具有较高的耐磨性、耐候、耐热性和耐化学性,适合工况出现温度300+的应用,但成本非常高。

  • POK、在耐磨性和润滑性方面表现出色,综合了PA+POM性能,成本适中,但加工温度窄,应用受限。

  • LCP、PPS、PA46具有优异的机械性能和耐热性,耐热250-290耐磨应用中绕不过的选择,但成本偏高。


通过这些维度的综合考量,可以更全面地评估塑料的耐磨性能要求。在实际应用中,需要根据具体的使用环境和工况来选择最适合的材料。如果需要更详细的数据支持决策,可以参考相关的测试标准和材料物性和产品手册做测试再做决定。

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