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一文讀懂TPE材料耐磨性能的那些事
- 時間:2022-09-06 10:47:21
- 來源:立恩實業(yè)
- 作者:TPE
耐磨性是如何測試的,舉例最常見的DIN耐磨測試,DIN測試是在規(guī)定的接觸壓力下和給定的面積上,測定試樣在一定級別的砂紙上進行摩擦而產(chǎn)生的磨耗量。耐磨實驗得出的最終結(jié)果是磨耗量單位是mm3,是體積,而且有一點要重點說明,磨耗量越低耐磨性越好。
說完磨耗測試,再說下影響測試結(jié)果的的因素。大家都知道摩擦力和壓力及表面摩擦系數(shù)都有關(guān)系。壓力是實驗控制條件,所以摩擦力主要和摩擦系數(shù)有關(guān)。同等摩擦力的情況下,材料磨耗和材料的強度有關(guān)系,這個強度不是拉伸強度,而是指材料的耐磨強度,當然和拉伸強度也有關(guān)系。
至此,得出兩點影響測試結(jié)果的原因:材料表面摩擦系數(shù)和耐磨強度。想要降低磨耗量只有從這兩個基本點出發(fā)。
首先說下表面摩擦系數(shù)
降低表面摩擦系數(shù)能夠明顯降低測試磨耗,達到客戶的要求。但是這種方法有一個弊端,就是會降低摩擦力。摩擦力有時候固然是不好的東西,但是沒有摩擦力還是有很大問題的,比如鞋底有可能打滑,止滑性變差。不論怎樣,在客戶要求的摩擦力范圍內(nèi)用這種方法來增加耐磨性還是可行的,下面分析下幾種降低表面摩擦系數(shù)的方法。
添加外潤滑劑這種方法幾乎人人都知道,很多硅酮的廠家都打著TPE耐磨劑的旗號來推廣,硅酮是一種非常常見的通過降低摩擦系數(shù)來增加耐磨性的助劑。
2.添加摩擦系數(shù)低的樹脂這種方法TPE行業(yè)幾乎沒人使用,但是塑料改性行業(yè)有很多人用添加鐵氟龍的方法來降低磨耗。鐵氟龍又叫聚四氟乙烯,除了有超強的耐酸堿能力和耐高溫能力,他的摩擦系數(shù)也是塑料里面最低的。除聚四氟乙烯外,超高分子量的聚乙烯UHMWPE、PA6、共聚POM也都是常見的低摩擦系數(shù)材料。
3.提升產(chǎn)品硬度這種方法很少有人用,因為提升硬度意味著損失手感和舒適度。但是提升硬度可以減小摩擦接觸面大小,從而降低磨耗,如果是對手感等舒適度要求不高的時候可以用這種方法。
再來說說耐磨強度。耐磨強度取決于材料本身分子結(jié)構(gòu)或配混體系的性能。提升材料的耐磨性主要從提升材料耐磨強度入手。下面說說幾條增加材料本身強度的方法。
1.選擇分子量高的原材料這里我們就拿SEBS改性的TPE為例子,相同苯乙烯含量的SEBS,分子量越高苯乙烯段的分子量也越高,軟段硬段相分離越明顯,苯乙烯相越大強度自然越大。
2.盡量選擇星形分子結(jié)構(gòu)一個線性分子結(jié)構(gòu)的SEBS有兩個苯乙烯段,但是四臂星形的SEBS有四個苯乙烯段,而且星形中心還是自帶一個化學(xué)交聯(lián)點,雖然每個每個苯乙烯相要小于線型牌號,但是強度還是好于線型結(jié)構(gòu)。
3.適當?shù)幕瘜W(xué)交聯(lián)化學(xué)交聯(lián)可以增加材料的耐高溫,也可以增加材料的強度,當然這是以犧牲流動性為前提的。TPE耐磨性再好也好不過硫化橡膠也是這個道理。
4.添加其他助劑進行補強或者增強橡膠配方除硫化體系外炭黑也是必不可少的,因為炭黑能夠起補強作用,增加橡膠的耐磨性。這也是為什么大家看到的輪胎都是黑色的,而且一提到橡膠就覺得是黑色的原因。除炭黑外,二氧化硅白炭黑也是可以起同樣作用的,而且對顏色沒有要求。甚至有人添加玻纖來增加材料的耐磨性,但是TPE廠家就不要用這種方法了。
本文小編觀點:通過降低摩擦系數(shù)來降低磨耗,多數(shù)情況下頗有避重就輕,投機取巧之嫌,一般而言,人們都希望材料具有自己預(yù)期的耐磨性及止滑性,需要材料本身耐磨強度好,而不是靠降低摩擦系數(shù)讓材料不容易被磨損掉。比如輪胎,就是靠耐磨來發(fā)揮其抓著及剎車止滑性能的,當輪胎在表面的紋路被磨平后,摩擦系數(shù)減小,雖然可以降低磨耗,但輪胎變得很容易打滑,起不到應(yīng)有的剎車止滑作用。
上面分析了從兩個思路解決磨耗的問題,其中增加材料強度可以徹底解決問題。另外有些SBS SEBS廠家是提供原材料的磨耗參數(shù)的,大家可以盡量選擇磨耗低的來做耐磨材料。以上內(nèi)容屬作者個人理解,希望能幫到大家,也希望文中有不足和錯誤之處能請大家之處并理解。
就TPE,TPR彈性體而言,目前對耐磨有明確要求的行業(yè)以鞋材及腳輪行業(yè)為主。當然不同行業(yè)及應(yīng)用要求的不同,決定了對材料不同耐磨性要求。
附:DIN耐磨與NBS耐磨的區(qū)別
NBS耐磨和DIN耐磨.是用滾動的帶有砂紙的滾筒摩擦鞋底來檢測鞋底耐磨性的測試方法。二者區(qū)別——
1測試計量原理及儀器不同。
NBS耐磨試驗機/DIN耐磨試驗機取樣大小不同,邊長1in.的正方形/直徑16mm的圓形另外NBS是試片在滾筒上磨損0.1in.厚度需要的轉(zhuǎn)數(shù)與標準物質(zhì)磨耗0.1in.需要的轉(zhuǎn)數(shù)之百分比。
DIN耐磨是在滾筒上行走一段距離,稱量磨損的質(zhì)量,并測得密度后,求磨損的體積.
2測試值不同的表征意義
NBS測試值百分含量越高,說明耐磨性能越好;
DIN測試數(shù)值越低,說明耐磨性能越好。
但是兩種耐磨儀器檢測出來的數(shù)據(jù)并不是成正比的。
NBS測試需要預(yù)磨,DIN測試后者不需要預(yù)磨。