生物三节律
内外牙第12 期王进文1 减小橡胶摩擦因数的表面改性方法761 减小橡胶摩擦因数的表面改性方法王进文西北橡胶塑料研究设计院陕西咸阳712023 摘要: 表面改性可
在不影响橡胶基材性能的情况下减小其表面的摩擦因数。介绍了减小橡胶摩擦因数的两类表—表面化学改性和物理包覆。表面化学改性方法有氟化、面改性方法——碘化和磺化其中用二氟化氙晶体对橡?寤?、润滑膜表面涂覆、胶制品进行表面氟化已实现了工业化应用物理包覆方法主要有聚对亚苯基二甲基薄膜包覆、聚四氟乙烯包覆和其它氟化物包覆国内需要加强聚对亚苯基二甲基薄膜包覆橡胶的研究。关键词: 摩擦因数表面改性橡胶磨耗中图分类号:
TQ33017 5 文献标识码:B 文章编号:10002890X2002 1220761205
许多橡胶制品都是在动态滑动状态下工作表1表面化学改性方法的如旋转轴密封圈和汽车雨刷条等。减小橡胶方法名称改性方法的摩擦因数可以减小摩擦力并有效降低橡胶的氟化密闭容器中用二氟化氙晶体对硫化胶进行处理溴化将硫化胶浸渍在溴水中磨损。碘化将硫化胶浸渍在碘水或碘化钾溶液中减小橡胶摩擦因数的方法有配合法如在胶磺化将硫化胶浸渍在亚硫酸溶液中料中加入20～30 份二硫化钼和碳纤维等耐磨润二氟化氙晶体氟化橡胶密封制品已经实现了滑剂、橡塑共混法在橡胶中混入聚丙烯或聚乙工艺易控制且安全工业化应用。该方法成本低、烯和表面改性法。前两种方法对基础胶料的性2 无毒。处理时将硫化制品置于氟化装置中能都有较大的影响而表面改性法则是在保持基然后充入二氟化氙晶体使硫化
防火拉链制品在密闭状态下础胶料性能基本不变的前提下改变橡胶摩擦性能表面氟化。表 2 示出了几种硫化胶氟化前后摩擦的。研究 1 表明一些运动件如油封在使用过因数的变化情况。程中主要是表面部分材料的磨损和降解而内部材料基本不发生变化因此对橡胶表面改性确有表2几种硫化胶表面氟化后摩擦因数的变化2实际意义。胶种氟化后与氟化前的摩擦因数之比本文介绍了几种能减小橡胶摩擦因数的表面SBR 0110改性方法。
IR 0170 NBR 01271表面化学改性2～6 EPDM 0105～0180 表面化学改性可影响到硫化胶表面以下氟化后形成的氟化膜可使硫化胶表面更加致0101～10 μm 数值大小主要与处理剂类型、处理提高密和均匀龟裂纹也减少在减小摩擦因数、时间和所发生的化学反应有关。改性时所发生的耐磨性能的同时还可改善耐介质性能。NBR 硫化学反应是很复杂的常涉及到取代、置换和环化化胶氟化前后的表面形态变化如图1 所示 3 。等。氧对改性反应机理也有一定的影响。改性物溴化也能达到与氟化相近的效果3 但溴化质的迁移控制着改性表面层的结构。表1 所示为表面较易龟裂。几种表面化学改性方法。碘化只对NBR 硫化胶有效。在处理过程中碘与NBR 硫化胶表面的氰基反应形成α 2取代氰作者简介: 王进文19672 男陕西澄城县人
西北橡胶塑料基或四价盐其中以2取代氰基为主。α 碘化可使研究设计院高级工程师学士主要从事橡塑技?跣畔⒐ぷ?。橡胶工业
762 2002 年第49 卷从摩擦学的观点分析图2 所示的数据认为磺化改性的效果更好 4 。表面化学改性制品的表面摩擦因数明显减小但对于长时间在运动状态下使用的制品随着制品使用时间的延长表面改性层将被逐渐被磨掉而使摩擦因数增大。为了解决这一问题有人提出了综合改善摩擦性能的方法即表
面改性法与配合法在胶料内添加少量 1 ～ 5 份氟化物 a 未氟化试样氟化乙醇低聚物或聚四氟乙烯在机如氟化聚酯、油中的分散体相结合。一种综合改善处理后的胶料的摩损结果如表3 所示。表3改性和未改性硫化胶的磨损数据改性剂品种和用量项目改性剂Polytron 3 无改性剂1份5份氟化时间/ h 0 3 3 3 氟化度× 3/ kg· - 2 10 m 0 113 310 310 b 表面氟化试样持续时间内的摩擦因数min 0 117 016 012 013 min 1 118 018 013 016 min 5 118 018 018 017 min 10 116 110 110 110 min 15 112 110 110 019 min 30 110 110 018 017 min 60 018 118 017 016 60 min 累积磨耗量/ mg 29 18 17 14 注: Polytron 为一种市售机油减磨剂为透明黄液体。由表3 可见表面氟化与添加改性剂相结合c 表面氟化试样剖面使摩擦因数稍有减小同时也降低了其稳定性橡图1表面氟化NBR 的SEM 照片放大3 000 倍胶的磨损有明显的减小。这是因为添加了改性剂NBR 硫化胶表面形成不连续结构减小硫化胶与的硫化胶在接触摩擦过程中橡胶表层被磨掉后工作面的接触面积从而减小摩擦因数。内部的改性剂会迁移到摩擦表面这样就缩短了与碘化不同磺化是使硫化胶表面变得更加确定稳定摩擦过程达到稳定摩擦状态的持续时光滑并使表面刚度增大。NBR 硫化胶碘化和磺间并降低了摩擦因数减小了磨损。化后摩擦因数的变化如图2 所示。2物理包覆211 对亚苯基二甲基高聚物薄膜包覆7 聚对亚苯基二甲基可以涂覆或真空沉积到硫
台历打孔机化胶表面形成一层非常薄的透明的膜。膜的弹性和表面包覆的完整性使其能够适应其所包覆的弹性体的伸长而其本身不会发生破裂或损害膜与图2碘化和磺化对NBR 硫化胶摩擦因数的影响
所包覆弹性体的粘合。聚对亚苯基二甲基的静态1—未改性 2 —碘化 3 —磺化和动态摩擦因数为0125 ～0133 接近于聚四氟乙第12 期
王进文 1 减小橡胶摩擦因数的表面改性方法
低频放大器763烯干燥膜的光滑程度。图3 所示为未涂覆和涂覆- 10 ～10 。在01005 mm · - 1 的沉积速度h聚对亚苯基二甲基膜的硫化胶试样的摩擦因数近下一个沉积周期内所得覆层厚度为011 ～75似值。μm 。有效的聚对亚苯基二甲基涂覆?阋 蟊煌扛?油渍、物表面绝对干净无任何残留的化学物质、灰尘和其它杂质。因为任何杂质都会影响指印、膜的粘合效果。净化处理过的基材一定要小心放置以防在沉积前再被污染。在沉积准备过程中工人一般要使用净化室手套或相关处理工具来减少同被包覆件的接触。沉积一般采用连续滚动工艺这样可以把胶图3聚对亚苯基二甲基涂覆膜的摩擦因数件的所有表面都暴露在单体中。在滚动沉积中不聚对亚苯基二甲基的优点在于其可以在真空需要部件定位装置并且这种工艺能充分利用聚室里气相聚合而成。在聚合过程中不需要溶剂亚苯基二甲基原材料。因此也不会引入外界杂质损害涂层表面。因为聚对亚苯基二甲基沉积过程中基材不受固化聚对亚苯基二甲基为非液态所以在包覆过程中溶剂和温升的影响也不需要通过测试来确定力、它不会出现像液体那样的汇集成塘
、分流和出现是否完全固化。表面凹凸不平的弯液面。真空沉积聚对亚苯基二甲基薄膜能提高橡胶聚对亚苯基二甲基的沉积过程如图4 所示。部件的性能。它的应用是可控的能提供稳定和二聚物在约150 ℃下蒸发蒸发的气体被加热到重复性很好的结果。680 ℃生成双自由基的对亚二甲苯基再将这种212 表面涂覆润滑膜4 8 9单体化的气体引入室温真空室在真空室里于室表面涂覆润
钢板切割滑膜时对润滑剂有如下要求：温下沉积在硫化胶表面聚合成膜。 1 润滑剂能够在材料摩擦表面上形成相应的固体润滑膜并能够牢固地附着在橡胶的表面二聚物单体聚合物上。汽化热解沉积 2 膜的延展性要好。所形成的固体润滑膜100～150 ℃650～750 ℃20～40 ℃130 Pa 65 Pa 13 Pa 应具有较高的承压能力能在挤压或拉伸变形过程中延展并覆盖硫化胶的新生表面以保证良好CH2 θ CH2 CH2 θ CH2 _ CH2 θ CH2 n 的润滑效果。CH2 θ CH2 3 润滑剂必须具有容易被剪切的层状结构图4聚对亚苯基二甲基的沉积过程层与层之间易滑动。在沉积阶段活泼的单体化气体自由地在基 4 润滑剂本身应具有很小的摩擦因数所形质表面聚合没有与固化有关的液压或液体表面成的润滑膜能在较宽的温度范围内工作并始终保张力。在真空条件下气体分子之间的平均自由持良好的润滑性能。距离为 1 mm 数量级自由分子的分散使硫化胶易加工原料易得。 5 不变质、所有暴露的表面都能被气相单体分子均匀碰撞工业上应用最广的固体润滑剂是石墨和二硫从而使表面各处的聚合速率相同因此涂覆膜的纯度和形态对润滑特性有化钼。润滑剂的细度、厚度非常均匀。结晶性好、较大影响。一般认为应选用纯度高、粒膜的厚度与被蒸发的二聚物的量和单体在真径适中、形状扁平的物质。空室里的存留时间有关膜的厚度误差可精确到涂覆润滑膜的方法主要有以下3 种: 橡胶工业
764 2002 年第49 卷 1 将二硫化钼或石墨与热塑性弹性树脂类213 聚四氟乙烯包覆10 11粘合剂及溶剂混合配制成涂料然后涂覆在硫化聚四氟乙烯具有优良的耐介质和耐大气老化胶表面。干燥后润.
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