如何選用耐磨塑料，十大耐磨工程塑料如何選擇？

在材料科學和工程領域中，CoF通常指的是摩擦系數（Coefficient of Friction）。摩擦系數是一個無量綱的數值，用來描述兩個接觸表面之間摩擦力的大小。它是材料表面相互作用的一個關鍵參數，對于理解材料的滑動行為非常重要。

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其中：


  • 摩擦力是阻止兩個表面相對滑動的力。

  • 正壓力是垂直作用于兩個接觸表面之間的力。



固體材料潤滑三俠客石墨、二硫化鉬、PTFE！此三種材料CoF極低！任何工程塑料高耐磨改性，都繞不開以上三俠客聯姻。
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本文會討論：PTFE、UHMWPE、PEEK、PI、POM、POK、PA66、PA46、PPS、LCP十種典型耐磨塑料應用，耐磨沒有絕對強弱。
先拋出兩個問題
1、PTFE是三俠客中的唯一塑料，人稱塑料王，PTFE一定是最耐磨的塑料嗎？
2、商家宣傳秒天秒地的POK材料，耐磨真的十倍于POM嗎？請思考一下！
如果不想思考，供應商也不考慮應用工況，無腦吹，請無視！
關于塑料耐磨性：首先要考慮塑料工作環境，如運轉的速度、頻率、摩擦的對象、工作的負載受力情況、溫度等多種因素綜合考量，然后根據需求，選合適的材料。實際應用中，在以上工況、性能方向都確定的情況下，再選材料，但是往往使用復合改性的工程塑料，針對性強、耐磨性適應性好的經濟材料。


對于上面提出的兩個問題，先上一張圖：

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工程砂漿管道 耐磨應用測試

結論：沒有絕對的最耐磨塑料！摩擦系數CoF最低的PTFE在面對砂漿管道應用時，直接被UHMWPE秒殺，甚至不如PA66！PTFE在和自己對磨時才是ta的高光時刻，此刻水泥砂漿并不會慣著ta！

顯然光靠低摩擦系數，并不能決定塑料實際應用的耐磨損性，是不是顛覆了你的認知？

耐磨性和磨損率的影響因素有哪些？

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塑料的耐磨性，需要從哪些維度去判斷？

評估塑料的耐磨性涉及多個維度，這些維度可以幫助我們全面地了解材料在不同條件下的表現。如何選擇耐磨塑料？

從下面7個主要的維度來判斷：

1.材料特性：

  • 硬度：硬度高的塑料通常更耐磨，如POM、PEEK、PI等！

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

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上圖POM齒輪，下圖PA66齒輪

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  • 分子量：分子量較高的塑料通常具有更好的耐磨性，如UHMWPE。

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UPE耐磨板、滑塊

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

  • 化學組成：含有特殊基團的塑料（如苯環）可能會影響耐磨性。如PPS、LCP、PEEK、PI。

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    PPS/LCP連接器應用


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    PEEK耐磨高溫齒輪應用


2.物理性能：

  • 摩擦系數（CoF）：摩擦系數越低，通常意味著塑料在接觸面上產生的摩擦力越小，從而減少磨損，如PTFE及氟塑料全家、UPE、POM、PA66、PA46、PEEK等。

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氟塑料應用

  • 抗拉強度：更高的抗拉強度意味著材料在承受應力時不易斷裂。

  • 彈性模量：高彈性模量的材料在受到外力時變形較小，有助于減少磨損。

  • 蠕變行為：材料在持續負載下的蠕變性能會影響其耐磨性。

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高強度、高模量PEEK配件

以上三點在強度、模量高的，特種工程塑料有絕對優勢，如PPS、LCP、PEEK、PEI、PI等。

3.環境因素：

  • 溫度：不同溫度下材料的耐磨性會發生變化。

  • 濕度：濕度會影響材料的吸水性和膨脹，如尼龍，從而影響耐磨性。

  • 化學介質：某些化學物質可能會加速材料的磨損。


以下是根據PTFE、UHMWPE、PEEK、PI、POM、POK、PA66、PA46、PPS、LCP十種典型耐磨塑料，做了主要性能對比表格。

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根據塑料件耐磨要求，列出了四個最重要的考慮點，耐溫、耐化學、摩擦系數、機械強度，此外還需考慮如下：

4.加工條件：

  • 表面處理：表面涂層或處理可以顯著提高耐磨性，如PTFE常作涂層用途，提供耐磨性。

  • 成型方式：不同的成型方式（如注塑、擠出、壓鑄、CNC、噴涂等）可能會影響材料的微觀結構，進而影響耐磨性，此外必須要考慮加工的經濟性，如PTFE、UPE、PI不適合注塑、PEEK需要極高的加工溫度。

  • 改性劑：添加填料、纖維等改性劑可以提高耐磨性，改性。


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注塑加工/大批量、經濟

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CNC機加工適合小批量

5.測試方法：

  • 滑動磨損測試：通過模擬實際應用中的滑動磨損來評估耐磨性。

  • 砂紙磨損測試：使用不同編號的砂紙進行磨損測試。

  • 磨損試驗機測試：使用特定的磨損試驗機模擬特定條件下的磨損。

  • 滾動磨損測試：使用標準的滾動球耗費試驗機進行測試。

  • Taber耐磨測試：使用Taber磨耗儀進行標準化的耐磨性測試。

  • 摩擦系數測試：通過測量材料表面與其他材料之間的摩擦系數來評估耐磨性。


總之，不同的耐磨測試方法、根據工況采用對應的耐磨原料或者改性塑料！與硬件對磨受力的，需要增加材料強度和耐疲勞性，與塑料橡膠件對磨改善其潤滑性。考慮耐磨噪音，改善耐磨材料潤滑性及其彈性。

6.應用環境：

  • 負載條件：不同負載下材料的耐磨性表現不同。

  • 接觸材質：與塑料接觸的材料種類也會影響耐磨性。

  • 運動類型：滑動、滾動等不同類型的運動對耐磨性有不同的要求。


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氟塑料化工管道、及傳動件，考慮耐化學性

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變速箱內部塑料配件需要耐油和機械強度

7.長期性能：

  • 老化性能：長期暴露于特定環境中（如紫外線、溫度循環等）會影響材料的耐磨性，如PEEK、PTFE、UPE等有極其優秀的耐候、耐老化性。

  • 疲勞壽命：材料在反復應力作用下的耐用性、如UPE、POK、PEEK、PI等。


以上就是選用耐磨塑料7個維度！耐磨塑料，沒有絕對最強排名，就如小米的手機、理想的車，只要前面加夠定語，大家都有機會拼個第一！

下面將總結十大典型耐磨塑料的優點和缺點：

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總 結

  • PTFE和UHMWPE在摩擦系數和自潤滑性方面表現最佳，但機械強度較低，耐磨要求極高的首先！但也要看摩擦對象。

  • POM在耐磨性和自潤滑性方面表現出色，性價比極高，適用于大多數齒輪、傳動應用。

  • PA66在耐磨性和自潤滑性出色，價格適中，耐磨改性后，覆蓋應用最廣。

  • PEEK、PI具有較高的耐磨性、耐候、耐熱性和耐化學性，適合工況出現溫度300+的應用，但成本非常高。

  • POK、在耐磨性和潤滑性方面表現出色，綜合了PA+POM性能，成本適中，但加工溫度窄，應用受限。

  • LCP、PPS、PA46具有優異的機械性能和耐熱性，耐熱250-290耐磨應用中繞不過的選擇，但成本偏高。