研究塑料耐磨还要分干湿？有哪些因素影响了塑料的耐磨性？
发布时间：2024-10-26
一些塑料磨损很快，而另一些则在恶劣条件下能长期使用，这是由于磨损程度不同造成的。
聚合物中的磨损是指由于摩擦和磨粒的作用而引起的材料表面的磨损或侵蚀。它可能导致材料损失、表面损坏或聚合物性质发生变化，你可以使用耐磨材料来应对这个问题。
耐磨性的原理涉及抵抗因摩擦或磨粒而导致材料去除的能力。这种抵抗力受材料硬度、韧性和表面特性的影响。通过选择正确的材料配方和制造方法可以最大限度地提高耐磨性，例如：
用填料增强：添加玻璃纤维或矿物质可提高硬度。
表面处理：电镀或涂层可改善表面屏障。
退火：热处理可优化强度和光滑度。
优质成型：恒定的温度和精密的工具可增加材料密度。
一、耐磨还要分不同类型？
耐磨性是指材料承受因反复摩擦、滑动或刮擦等机械作用而导致的表面体积逐渐减小的能力。耐磨性分为湿磨和干磨两种类型。下面将对这两种类型进行解释。
1、干磨
干磨损是指干燥的研磨材料与聚合物表面摩擦（图 1）。这种磨损常见于聚合物暴露于固体颗粒（如沙子、灰尘或污垢）的应用中。
图 1：ASTM G65 干砂橡胶轮磨损试验示意图
2、湿磨
湿磨涉及在磨蚀过程中存在液体，例如水或润滑剂。液体可以充当磨料颗粒的载体，也可以软化聚合物表面，使其更容易磨损（图 2）。
图 2：ASTM G105 湿砂/三体磨损试验装置示意图
3、根据磨损类型比较聚合物样品
使用干砂（G 65）和砂浆（G 105）方法测试了三种不同样品的耐磨性。图 3 显示了通过两种不同的测试方法对每个样品的质量损失。砂浆法比干砂测试法显示出更多的质量损失。因此，测试方法在评估耐磨性行为方面可以产生很大的不同。
图 3：样品 9 的干砂与砂浆磨损试验对比
二、如何评估塑料耐磨性？有哪些测试方法
耐磨性通常以质量损失、体积损失或磨损深度来衡量，所用单位取决于具体的测试方法。不过，常用的单位包括下面几种：
质量损失：克/1000 次循环
体积损失：立方厘米/1000 次循环
磨损深度：毫米/1000 次循环
耐磨性公式可能因具体测试方法和所需测量单位而异。但是，一种常见的方法是计算每单位磨损的质量损失或体积损失率。
许多测试方法都用于评估塑料的耐磨性。这些测试测量聚合物抵抗摩擦和磨损引起的磨损的能力。下面将解释其中一些。
1、泰伯磨耗试验
Taber 旋转平台磨耗仪是历史悠久的行业标准测试仪。Taber 磨耗是一种常用方法，使用带有砂纸的旋转轮来模拟磨损，该方法通过砂轮和砝码的作用来确定不同聚合物的耐磨性。通过选择合适的砂轮和砝码进行测试，可以对其进行修改以满足各种情况，进行 Taber 磨耗测试的标准方法是：
ASTM D1044—透明塑料耐磨性的标准测试方法
ISO 9352 —塑料—耐磨性的测定
2、沙子/橡胶轮磨损试验
砂橡胶轮磨损试验是一种评估材料耐磨性的标准化方法。将样品压在旋转的橡胶轮上，同时沙子在它们之间流动，它测量随时间推移的体积损失。该方法使用相关标准，例如：
ASTM G65—使用干砂/橡胶轮装置测量磨损的标准测试方法
ISO 28065—橡胶覆盖磨轮—耐磨性的测定
3、划痕试验
磨损测试中的划痕测试可评估材料抵抗因刮擦或摩擦其他表面而造成的磨损的能力。
ASTM D7027—13—使用线性划痕试验仪评估聚合物涂层和油漆的耐划痕性的标准测试方法。使用带有锥形或球形压头的线性划痕试验仪测量耐划痕性。
ISO 20502—塑料—耐刮擦性—第 1 部分：一般要求和测试条件。提供评估耐刮擦性的一般要求和测试条件。
ISO 19252—塑料—耐划痕性能的测定
4、马丁代尔磨损试验
是指按照马丁代尔标准体系对纺织产品进行测试，通过试验来检测织物的耐磨性。耐磨性是指织物在与其他材料反复摩擦过程中，对其他材料的抵抗力。抗起毛起球性
是纺织产品的一项重要质量指标，直接影响产品的耐用性和应用效果。马丁代尔耐磨试验机用于测试织物的耐磨性和抗起毛起球性。一些测试方法包括：
ISO12947.2——用马丁代尔法进行织物耐磨起球试验第 2 部分：试样破损的测量。
ISO12947.3——用马丁代尔法进行织物耐磨起球试验第 3 部分：质量损失测量。
ISO12947.4——用马丁代尔法进行织物耐磨起球试验第 4 部分：外观变化的测量。
三、影响塑料耐磨性的因素
有多种因素会影响聚合物的耐磨性。以下部分将详细说明这些因素。
1、聚合物结构
聚合物的分子结构对其耐磨性有显著影响。影响聚合物结构的关键因素如下。
A、结晶度
高结晶性聚合物由于其刚性结构和抗变形能力，通常具有更好的耐磨性。另一方面，非晶态聚合物更容易磨损。
B、分子量
分子量较高的聚合物通常具有较强的分子间作用力，从而提高耐磨性。然而，分子量过大也会使聚合物变脆。这会对其耐磨性产生负面影响。
C、分枝
与线性聚合物相比，支链聚合物的耐磨性较差。这是因为支链会破坏聚合物的链结构并降低其强度。
D、交联
交联聚合物具有更刚性的网络结构，可提高耐磨性。交联可以通过化学反应或添加交联剂来实现。
2、添加剂
添加剂对聚合物的耐磨性有显著影响，常见的添加剂有：
A、增强填料和纤维
可以通过为磨料颗粒提供物理屏障和增强聚合物基质来提高耐磨性。例如，二氧化硅、氧化铝和滑石粉等无机材料。纤维和颗粒可以通过提供额外的强度和刚度来增强耐磨性。
B、润滑剂
润滑剂减少聚合物表面和磨料颗粒之间的摩擦可提高耐磨性。
C、抗氧化剂
抗氧化剂可以保护聚合物免受氧化过程引起的降解，降解会降低其耐磨性。
D、紫外线稳定剂
紫外线稳定剂可以保护聚合物免受紫外线辐射引起的降解，这也会影响耐磨性。
添加剂的用量或浓度会影响耐磨性的改善程度。混合、混炼和成型条件等加工条件会影响添加剂的分散性和有效性。
3、环境因素
一些环境因素会影响材料的性能，包括：
A、温度
高温会加速聚合物的降解，降低其耐磨性。低温还会影响聚合物的性质，例如其柔韧性和硬度，从而影响其耐磨性。但是，如果硬质材料缺乏其他必要的特性，则不一定具有很高的耐磨性。例如，HDPE 比 PVC 更软，但 HDPE 的耐磨性要好得多。
B、湿度
湿度会影响聚合物的性质，例如其吸湿性和膨胀性，从而影响其耐磨性。
C、化学品
接触化学物质会导致聚合物降解，从而降低耐磨性。所涉及的特定化学物质及其浓度会影响降解程度。
通过了解聚合物添加剂影响耐磨性的机制，您可以为任何应用做出明智的选择。无论是延长机械零件的使用寿命还是确保消费品能够承受日常磨损，耐磨聚合物在材料性能中都发挥着至关重要的作用。
转自——链塑网公众号
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