聚苯硫醚耐磨性能研究.pdf

工程塑料应用
20]1年,第39卷,第7期
苯硫醚耐黁性能研究
叶淑英
(煤炭科学硏究总院重庆研究院矿用新材料研究所,重庆401332;重庆科聚孚工程塑料有限责任公司,重庆40132
瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037
摘要概述了特种工程塑料聚苯硫醚(PPS)耐磨性能研究的现状和最新进展,对PPS共混合金以及有关耐磨新
技术进行了全面的介绍,并展望了PS耐磨材料的发展前景。
关键词聚苯硫醚共混摩檫磨损
磨耗、腐蚀、断裂是机械、化工、矿山、治金、水利等行业同程度的下降。为了改善共混物的相容性,佟伟等采用了摩
机械设备零件失效的主要原因,每年全世界由此导致的经济尔质量较低的PIFE微粉,并对PIFE微粉进行了辐照处理
损失达几百亿美元。因此,减少摩擦、瘩损、气蚀将产生巨大以改善其表面特征。
的经济效益。高分子基耐轡材料由于切性好,摩擦过程中不
PPS/尼龙(PA)是一种比较成熟的、已经走向实用的
损伤对偶材料,化学稳定性好,摩擦蘑损对环境依赖性小,低PPS合金。由于熔融参数十分相近,两种材料具有较好的热
温下也能发挥润滑作用,与润滑油共存性好等优点,逐渐取力学相容性,高温下几乎可以任何比例混合。陈兆彬等制
代传统金属材料,疒心泛用作无润滑(于燥条件)、水润滑、真备了一系列不同组成的PA66和PPS的共混物,对材料的干
空、低温或腐蚀性气氛中的滑动部件。
摩擦和水润滑下的摩擦性能进行了研究。X射线衍射元素
聚苯硫醚(PS)2是20世纪60年代末由美国 Phillip
分析发现,相对于纯PPS不能在钢环表面形成转移膜,PA66
Petroleum公司首先开发的一种综合性能良好的热塑性塑的存在增强了PS向对偶面转移的能力,有效降低了摩擦因
料,近几年来发展迅速,已成为目前生产规模最大的特种工数和磨耗量;而在水润滑条件下,由于聚合物因水渗透而导
程塑料。由于其高温稳定性、阻燃性、耐化学药品性及良好致本身强度降低,以及水对转移膜形成的抑制作用,其耐磨
的力学和电学性能,以及较好的白润滑性和耐磨性,PS作性能有所下降。他们?还通过对磨屑的扫描电子显微镜
为耐磨器件在各个行业得到广泛应用,如用于制造汽车发动(SEM)观察发现,PA66和PS/PA66在摩擦过程中有明
机的活塞环、排气循环阀、汽油流量阀以及干洗机的齿轮等的熔融现象;根据¨摩搽热控制模型”理论,当聚合物达到熔
摩擦件。因此,对PPS的摩擦性能研究显得十分必要,笔者点后,摩擦界面温度不再上升,嫆融PA66在摩擦表面形成
现对有关PPS耐磨性能方面的研究进展进行较为全面的介低剪切强度界面层,这个界面层起到很好的润滑作用。
绍
侯康等?研究了热致性液晶聚合物(TICP)改性PPS共
PPS/聚合物共混体系
混物的摩擦磨损性能,并采用SEM观察了材料的謄损表面
聚四氟乙烯(PIFE)是常用的3种固体润滑剂之一,常和脆断面。结果表明,TICP的加入可以有效改善PPS的摩
用来与热塑性塑料共混来提高复合材料的耐磨性能。PIFE擦学性能。加入TCP后,材料的摩擦因数变小,但随着TL
分子间以范德华力结合形成层状结晶结构,由于分子间力较
P含量的变化,摩擦数变化较小,磨耗量有相当大的变
弱,分子间比较容易解脱和滑移。在摩擦剪切力作用下,它化,当TCP质量分数为10%时,磨耗量极低,仅为0.004
会剥落成薄片状结晶,从而在复合材料表面形成一层薄膜,cm'。磨损面的SEM观察发现,材料的磨损以粘着臍损和磨
在复合材料和对磨面之间起到润滑的作用。张晴等研究粒磨损为主,液晶聚合物在共混体系中形成了微纤结构。S.
了PPS/PIFE复合材料的摩擦因数、磨损体积、磨损后表面 Horiuchi等?对PPS/聚乙烯(PE)复合材料的耐磨性能研究
的微观形貌,发现PMFE的加入显著改善了复合材料的摩擦发现,加入质量分数10%的低密度聚乙烯(PE-LD),材料的
性能,摩擦因数由纯样的0.35降至复合材料的0.11。随着耐磨性能得到很大的提高,而加入缩水甘油后,材料间的相
PTFE质量分数从5%增加到15%,复合材料的摩擦因数从容性虽得到改善,但耐磨性能却略有下降。S. Horiuchi等认
0.26降至0.11。他们认为,PPS/PTFE合金在对偶面上生成为材料耐磨性能与分散相的分散程度、粒径大小以及界面间
薄且均匀、粘着力强的转移膜,所生成的转移膜在摩擦过程的相互作用无关。其耐磨性能的提高是由于PE-LD能够在
中防止对偶表面上的微凸起对试样的犁耕作用,降低了摩擦对磨面上形成薄而均匀的转移膜,仅与材料的化学、力学性
磨损。佟伟等?将质量分数20%的PTFE加入PPS复合材能、热性能以及结晶取向有关。也有研究发现,在PFS与
料中,其摩擦因数降为0.15,是纯PS的20%,而磨耗量也来酸酐改性的PE-LD共混物中加人环氧化合物,不仅保存
明显降为PPS纯样的13%。由于PPS与PIE的相容性很
差,两相共混虽然耐磨性能得到提高,但其力学性能有着不
收稿期:2011-04-28